As câmeras digitais estão ao nosso redor e estão sendo usadas em uma variedade de campos diferentes. Você encontrará câmeras digitais não apenas em nossos smartphones, mas também em aplicativos de vigilância, monitoramento de tráfego, linhas de produção modernas e muitos outros setores.
Uma câmera digital captura uma imagem convertendo as informações da imagem da lente e o que possibilita o processo de conversão é o sensor de imagem. Também é considerado o coração de uma câmera digital, pois a câmera não pode funcionar sem ele. Então,
como funciona um sensor de câmera digital ?
O que é um sensor de câmera?
O sensor da câmera é o componente mãe de todas as câmeras, e o sensor possibilita a captura de uma imagem. Para formar uma imagem, é preciso luz. As luzes vêm do objeto e atingem o sensor da câmera.
O sensor captura a luz e converte a luz em um formato digital. Essa forma digital é o que chamamos de imagem digital.
O sensor é um dispositivo de estado sólido e é composto por alguns pequenos componentes. Estes são
Matriz de filtros de cores
O sensor da câmera só pode capturar a luz, mas não a cor. A matriz de filtros de cores dá ao sensor a capacidade de ver cores. Diferentes fabricantes de sensores de câmera usam diferentes tipos de matriz; o array mais comum é o Bayer GRGB.
Ele é colocado em cada pixel para detectar a cor, e cada pixel pode detectar apenas uma cor. Portanto, essa matriz de filtros de cores produz amostras de cores incompletas. Então, usando o processo de demosaicing, a câmera reconstrói uma imagem com cores completas.
Filtro passa-baixa
Se a luz de alta frequência passar pelo sensor, poderá produzir algumas partes da imagem borradas. Um filtro passa-baixa é usado para suprimir a frequência da luz incidente, tornando a imagem segura contra aliasing.
O aliasing pode causar detalhes repetitivos em uma imagem, resultando em desfoque. Mas limitar a frequência da luz diminui os detalhes nas imagens. Os fabricantes aguçam a foto para que pareçam detalhadas.
Filtro infravermelho
A luz infravermelha pode causar projeções de cores em uma imagem, e o sensor de imagem é muito sensível à luz infravermelha. Há um espelho entre a lente e o filtro passa-baixa para evitar que a luz infravermelha atinja o sensor. Este espelho é o filtro infravermelho.
Circuito
Embora cada sensor faça o mesmo trabalho, eles diferem em sua construção. Os dois tipos de sensor mais comuns são o sensor de câmera CCD e CMOS. Os sensores do tipo CCD coletam a carga de cada cavidade ou local da foto e transferem a carga do sensor usando uma matriz vertical de pixels protegidos por luz.
Os sensores do tipo CMOS possuem um amplificador de sinal em cada pixel. Ele coleta a carga da cavidade, depois converte a carga em voltagem e a amplifica nos pixels. Este sensor produz tensão em vez de carga como um sensor CCD.
Mas como amplifica a carga em cada pixel para que possa haver ruído na imagem, a maior parte do sensor COMS contém um circuito extra de redução de ruído.
Pixels
Pixel mede a quantidade de luz incidente que incide sobre ele usando um fotodetector sensível. Essa luz ou fótons causa a liberação de elétrons do silicone, formando carga no local da foto.
Microlentes
As micro lentes são uma parte muito importante do sensor. Aumenta a sensibilidade do sensor canalizando a luz para os pixels. Os circuitos do sensor pegam uma parte de cada pixel, então as microlentes afunilam a luz e a luz não é afetada pelos circuitos.
Todos esses componentes trabalham juntos para converter as informações de luz em uma imagem digital.
Como funciona um sensor de câmera digital?
Uma câmera digital não leva nem um milissegundo inteiro para capturar uma imagem, mas nesse curto espaço de tempo ela completa muitas tarefas. O próprio sensor da câmera realiza as operações primárias.
O que ele faz é capturar a luz incidente e convertê-la em formato digital. É isso, mas o processo de fazer isso não é muito simples.
Quando você pressiona o botão do obturador da câmera, as cavidades do sensor ficam expostas à luz. Existem milhões de pixels em um sensor, e os números de pixels de um sensor são os mesmos das cavidades, e essas cavidades são chamadas de locais de fotos.
Os sites de fotos são sensíveis à luz e essa parte do sensor captura a luz. Quando o botão do obturador da câmera é pressionado, esses locais de fotos são expostos à luz e fecham ao terminar a exposição.
Entre esse curto tempo de exposição, a luz atinge os locais das fotos e os locais das fotos produzem uma pequena carga ou sinal elétrico.
Quanto maior o tempo de exposição, maior a quantidade de luz que atingirá os locais de fotos. O mesmo vale para a luz mais brilhante, o que significa que as condições de iluminação brilhante permitem que mais fótons atinjam os locais de fotos.
Quanto mais fótons atingirem os locais de fotos, mais sinal elétrico será produzido e mais nítida será a imagem.
Assim, cada site de fotos de pixel produzirá uma quantidade diferente de sinal elétrico. A câmera medirá esses sinais e o resultado medido será posteriormente convertido em um valor digital usando um conversor analógico para digital. O valor resultante é o que chamamos de imagem.
Como os sites de fotos não podem ver a cor, o sinal elétrico pode ser convertido, notando, mas em escala de cinza. Assim, o sensor de imagem usa uma série de filtros de cores para detectar a cor. O tipo mais comum de filtro de cores de matriz é a matriz de filtros Bayer.
Em cima de cada site de fotos, há esse filtro Bayer. Um quarto de um pixel mede a cor vermelha, outro quarto mede a cor azul e metade de um pixel mede a cor verde. Cada pixel pode capturar apenas uma cor.
O filtro azul captura o azul, o vermelho captura o vermelho e o verde captura a cor verde. A luz que não corresponde à cor do filtro é refletida. Isso significa que perdemos dois terços da luz indecente para capturar cada cor, portanto, o brilho de uma imagem é três vezes maior que a resolução da cor.
Cada site de fotos captura uma cor clara e, em seguida, a câmera adivinha as outras duas cores predefinidas nessa luz. No geral, a câmera agora interpola o sinal de cor de todos os pixels vizinhos e calcula o valor de cor completo para cada pixel.
As informações de cor de todos os pixels são unidas e isso cria uma imagem digital.
Leia a seguir:Como ler uma lente de câmera Perguntas frequentes (FAQ)
Como o sensor da câmera pode ver a luz? O sensor da câmera digital tem milhões de sites de fotos sensíveis à luz. Quando o botão do obturador da câmera é pressionado, esses locais de fotos são expostos à luz, capturando a luz (fóton) que os atinge.
Como o sensor captura uma imagem? Quando a luz atinge as cavidades do sensor, cria um sinal elétrico. O sensor da câmera mede as informações e converte esses dados em um formato digital. Em seguida, uniu todos esses dados digitais e isso resulta em uma imagem.
Palavras finais Capturar uma imagem não é grande coisa. Mas o processo que acontece dentro do sensor da câmera não é nada simples. Espero que este guia lhe dê uma boa ideia de
como funciona um sensor de câmera digital .
