FOTOGRAFIA DIGITALConceitos Básicos e aplicações práticas

Alexandre LeãoPaulo Baptista

2007

CONTEÚDO:

1- Conceitos básicos de imagem fotográfica digital1.1- Pixels1.2- Tamanho da Imagem1.3- Bits e Bytes1.4- Arquivos (formatos, tamanho e compressão)1.5- Dispositivos de armazenamento

2- Captura Digital2.1- CCD / CMOS2.2- Tipos de Máquinas Fotográficas Digitais.2.3- Back Digital para médio e grande formato2.4- Scanner de Filme2.5- Scanner de Mesa

3- Equipamentos / Uso3.1- Análise da fotografia digital atual.3.2- Utilização (aplicação) prática da máquina fotográfica digital.

4- Computadores e Software para tratamento4.1- Introdução ao Tratamento de imagens.4.2- Formatação de arquivo para saída digital, impressão e Web.4.3- Modos de cores da imagem.4.4- Correção de Contraste e Brilho.4.5- Correção de Cor4.6- Ajuste de Nitidez.4.7- Aplicação de Filtros.4.8- Utilizando máscaras e a ferramenta de corte.

1- Conceitos básicos de imagem fotográfica digital

Imagem Vetorial: imagem criada por meio de equações matemáticas,em que, para se definir uma reta, por exemplo, são necessários apenas doispontos e suas coordenadas. Essas retas ou curvas são denominadasvetores.

Imagem Bitmap: São representadas por vários pixels agrupados emuma matriz de coordenadas ortogonais, correspondendo a cada pixel umvalor de tonalidades de cor e brilho.

1.1- Pixels

O termo pixel é um abreviação de picture element, que em portuguêssignifica elemento de imagem. O pixel é a menor unidade de uma imagemdigital, geralmente de forma quadrada, onde são descritos a cor e o brilho(luminância) específicos de uma célula da imagem. Cada pixel é criadoquando a cor e brilho de uma dada posição na matriz 2D são medidos egravados como uma quantidade discreta. Este número binário contém asinformações para reproduzir este pixel com cor e brilho específicos.

Por exemplo, em uma imagem em tons de cinza cada pixelindependente tem uma quantidade discreta de brilho que pode variar em256 níveis de intensidade diferentes, ou seja, 8 bits = 2 elevado à oitavapotência; e em uma imagem RBG cada pixel independente tem uma corresultante de uma mistura de Vermelho, Azul e Verde. Cada uma destascores tem um valor numérico em uma escala de 0 a 255 níveis de brilho, emuma imagem de 8 bits por canal, onde somando-se os três canais se obtémuma imagem com 24 bits (o assunto de bits e bytes será abordado no item1.3). A cor de um pixel pode, então, ser descrita como (exemplo): R: 32 G:56 B: 74.

1.2- Tamanho da Imagem

É uma medida da quantidade de pixels que formam uma imagem..Quanto maior a quantidade de pixels, maior será o tamanho da imagem emelhor a qualidade de detalhe visível da mesma. O tamanho de umaimagem digital é descrito, por exemplo, da seguinte maneira: 640 x 480pixels, 1024 x 768 pixels. A profundidade de cor de uma imagem define onúmero de cores que podem ser representados na imagem, e podemoscompará-la a uma paleta usada por um pintor, com determinada variedadede cores de tintas diferentes. Uma imagem pode ser criada com diferentespaletas de cores, que vai de uma cor (1-bit por exemplo: branco ou preto)até milhões de cores (24-bits, 32-bits, 48-bits e outros; assunto queabordaremos com mais detalhes no item 1.3).

Porém, quanto maior o tamanho da imagem e a profundidade de cor,maior o tamanho do arquivo gerado para armazenar a imagem: umaimagem de 640 x 480 visualizada a 24-bits contém cerca de 300 mil pixels.Se cada pixel necessita de 3 bytes (RGB), temos um arquivo de 900 Kb.

Tamanho da imagem: 30 x 40 pixels

Tamanho da imagem: 480 x 640 pixels

1.3- Bits e Bytes

Um bit (abreviatura de binary digit) é a menor unidade de informaçãoque um computador pode armazenar e processar. Consiste em dados quesão sempre 0 ou 1, ou seja, só podem estar de 2 formas – ligado oudesligado, branco ou preto, sim ou não, emissão ou não emissão, etc.

Dois bits podem representar quatro números decimais : 1, 2, 3 e 4:00,01,10,11, em forma binária. Se cada número binário descreve o valor deum tom, podemos ter então 4 tons. Exemplo: preto, cinza escuro, cinzaclaro e branco.

Um grupo de 8 bits representa 2 à oitava potência, ou seja, 256combinações possíveis. A este grupo de 8-bits chamamos de byte.

Tamanho de arquivo:8 bits = 1 byte1,024 bytes = 1 Kilobyte (Kb)1,024 Kilobytes = 1 Megabyte (MB)1,024 Megabytes = 1 Gigabyte (GB)

Profundidade de cor:

8 bits........................256 cores16 bits......................65.536 cores24 bits......................16,7 milhões de cores30 bits......................1 bilhão de cores32 bits......................4 bilhões de cores36 bits......................68 bilhões de cores

Para aplicação na fotografia existe uma relação direta entre o volume dedados produzido pela imagem (tamanho do arquivo) e a qualidade damesma.

1.4- Arquivos (formatos, tamanho e compressão)

Dados de imagem podem ser gravados em diferentes formatos. Osmais utilizados são os seguintes: TIFF, JPEG, GIF e RAW. Os doisprimeiros são os formatos mais utilizados em fotografia, devido à suauniversalidade entre os aplicativos gráficos.

TIFF (Tagged Image Format File) - é um formato de arquivo comum paraimagens, pois praticamente todos os programas de imagem o aceitam. Foidesenvolvido em 1986 pela Aldus e pela Microsoft numa tentativa de criarum padrão para imagens geradas por equipamentos digitais. Permitecompressão pelo método LZW sem perda de qualidade perceptível.Implementações mais recentes permitem a utilização de métodos decompressão com perdas, como JPEG e ZIP.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) – é o formato mais eficiente paracompactação de imagens, apesar de ser um sistema com perdas daqualidade de imagem na compactação. Uma imagem comprimida em JPEG(quando descomprimida (restaurada) nunca mais será igual à original. Poroutro lado permite taxas de compressão bem superiores ao LZW (usadopelo GIF ou TIFF). Ao salvar a imagem em JPEG, aparece uma caixa dediálogo que oferece opções de nível de qualidade/compactação, variandode 0 a 12 (no Adobe Photoshop™), ou seja, de muito compactado (menorqualidade) até pouco compactado (maior qualidade).

GIF (Graphic Interchanged Format) – tem capacidade para exibir 256 coresou menos e é utilizada para gravar imagens com uma paleta de coresreduzidas ou destinada a ser utilizada na web. Foi criado pela Compuservepara a transmissão de imagens do tipo bitmap pela Internet. Imagens GIFsão sempre comprimidas e codificadas pela especificação LZW. A sua

característica mais marcante é suportar apenas 8 bits por pixel, no máximo;se são necessários 24 ou 32 bits por pixel, devemos usar outro formato,como JPEG ou TIFF.

RAW (em português: bruto, ou “cru”) – utilizado nas câmaras maisrecentes, onde os dados são lidos a partir do sensor de imagem, semprocessamento na câmera. A vantagem é que enquanto o RAW é umarquivo menor que o TIFF, oferece uma representação mais precisa dosdados da imagem. Entretanto, imagens gravadas neste tipo de arquivonecessitam de processamento posterior, no computador para serem melhorinterpretadas e ajustadas em suas características tonais.

1.5- Dispositivos de Armazenamento

Na máquina fotográfica digital os dados das imagens são gravados earmazenados em dispositivos removíveis de memória, que podem serdisquetes, CDs ou cartões de memória. A qualidade da fotografia estádiretamente relacionada ao tamanho da imagem e ao tamanho do arquivoque será gerado.

Os cartões de memória são muito sensíveis a campos magnéticos eeletrostáticos, que podem criar interferência ou até mesmo apagartotalmente as informações. É preciso ter muito cuidado com os cartões dememória, não devendo ser expostos aos raios X das máquinas dosaeroportos; como também não deixá-los sobre aparelhos como receptoresde TV, caixas acústicas, junto a cartões de crédito ou cartões magnéticosde bancos. Deve-se evitar guardá-los em lugares excessivamente quentes,úmidos ou em presença de poeira.

Depois de capturadas e tratadas, estas imagens são gravadas comoarquivos de computador. Estas podem ficar armazenadas no disco rígido docomputador, o que não é o mais recomendado devido ao tamanho dosarquivos e ao risco de perdê-las com um defeito em seu hardware; podendoser armazenadas também em discos ópticos como CDs ou DVDs ou outrodisco rígido fora do seu computador. Recentemente foi lançado o dispositivode armazenagem portátil também chamado de “carteira digital”, “álbumdigital” e outros nomes, com a finalidade de descarregar as imagens docartão da máquina direto para este dispositivo, evitando assim anecessidade de um computador para descarregar o cartão de memória.

2- Captura Digital

2.1- CCD / CMOSA sigla CCD é proveniente do termo inglês Charge-Coupled Device

(dispositivo com acoplamento de carga) e a sigla CMOS de ComplementaryMetal Oxide Semiconductor (semicondutor complementar de óxido-metal).Ambas designam tipos de dispositivos eletrônicos que podem ser usados naconstrução de sensores que capturam imagens e ocupam a mesma posiçãonuma máquina fotográfica digital que o filme ocupa numa máquinaconvencional. O sensor gera sinais eletrônicos proporcionais à intensidadede luz que incide sobre ele, e um conversor analógico-digital converte estessinais em valores digitais armazenados na forma de bits e bytes. A rigor,todo sensor é um dispositivo sensível apenas a tons de cinza, ou seja, adiferentes níveis de luminosidade. A captura de cores é feita usando filtrosque possibilitam o registro da luminosidade correspondente às cores R(vermelho), G (verde) e B (azul). O sensor tem o seu número de célulasmuito limitado pelo alto custo de fabricação e isso interfere na qualidade degravação da imagem. Os sensores nas câmeras amadoras são menores doque um negativo de 35 mm. Foi lançado em Janeiro de 2002, pela primeiravez, um sensor CCD que se iguala ao tamanho do negativo 35mm, pelaContax, fabricada pela empresa alemã Carl Zeiss. Nos dias atuais jáexistem outros fabricantes que produzem ou utilizam em seusequipamentos sensores CCD ou CMOS com tamanho equivalente ao dofilme 35mm. A razão de aspecto utilizado na maioria dos sensores é de 4por 3, a mesma razão de aspecto dos monitores de computadores etelevisores.

2.2- Tipos de Máquinas Fotográficas Digitais:

Amadoras: adequadas para se tirar fotos de família, amigos, animaisde estimação e viagens de férias. Você será capaz de utilizar as fotografiasem seu site na Web, imprimi-las em uma impressora jato de tinta ou emlaboratórios fotográficos digitais. Possuem flash embutido, memória internafixa e/ou cartão de memória. São máquinas com custo relativamente baixo.

Semi-Profissionais: capazes de capturar imagens com maisqualidade, devido à qualidade óptica, ao tamanho do sensor, recursos decontrole automáticos e manuais. Possui flash embutido e opera somentecom cartão de memória. São máquinas de preços médios em se tratando deequipamento digital.

Profissionais (SLR): As máquinas digitais SLR (single-lens reflex)permitem normalmente a utilização de objetivas intercambiáveis, facilitandoassim a utilização em diversas situações. Têm maior tamanho físico dosensor e recursos mais amplos de controle na captura da imagem. Ospreços são considerados de médio / alto investimento.

2.3- Back Digital para médio e grande formato: são utilizados emcâmeras de formato médio e grande. O custo destas unidades é bastanteelevado e normalmente está apenas dentro do orçamento de fotógrafoscomerciais bem estabelecidos. Para estúdios com muito trabalho e cujogasto anual com filmes, processamento e serviços de entrega justifiquem oinvestimento. A competitividade é também melhorada, aumentando avelocidade com que os fotógrafos alternam tarefas, sem a necessidade demateriais de provas e serviços de laboratório. As provas podem serimpressas nas impressoras de alta qualidade ou enviadas via Web aocliente.

Backs desta categoria podem ter os snsores de imagem em forma dematriz de área, como os sensores das câmaras menores, ou em forma desensores de varredura, que capturam a imagem uma linha por vez, como osscanners convencionais. Enquanto os primeiros podem utilizar sistemas deiluminação por flash eletrônico e registrar imagens de objetos ou pessoas

em movimento, os últimos necessitam de luz contínua, em conjunto com oobjeto parado, pois a imagem para ser totalmente capturada pode levaralguns minutos. Além disto, necessitam de iluminação contínua, balanceadae estabilizada, devido ao processo de varredura da imagem que é realizadopor um sensor em forma de barra que percorre toda a imagem.

2.4- Scanner de FilmeSendo o material do filme muito menor do que o material impresso,

um scanner de filme CCD necessita realizar a amostragem de um maiornúmero de porções de imagem por polegada, ou seja, maior resolução óticaem SPI (samples per inch, ou amostras por polegadas, uma medida dacapacidade de amostragem do scanner), do que o sensor de um scanner demesa. Um bom scanner de filme é capaz de gerar imagens de até 30 x 45cm sem sofrer nenhuma “pixelização”, desde que configurada corretamentea resolução de escaneamento.Os scanners de filme são fabricados utilizando CCD de array linear. Sãotrês sensores que percorrem sucessivamente a superfície do filme, sendoum para o canal vermelho, outro verde e o outro azul, ou seja, RBG. Aresolução hoje já atinge 8.000 ou spi. Quanto mais alto forem estesnúmeros, melhor será a qualidade da imagem.

2.5- Scanner de MesaUtilizam CCD linear semelhante ao do scanner de filme, porém muito

mais largo.O tamanho é normalmente de 20 x 30 cm e existem as versões

maiores de 30 x 40 cm para aplicações gráficas e profissionais de edição.Podem também ser digitalizados desenhos, pinturas, ilustrações de revistasou jornais, impressões de texto e etc.

Geralmente possuem ligação na porta SCSI, USB ou paralela epossuem software incorporado. O scanner tem uma fonte de luz e umsensor CCD linear, ambos fixos a uma barra reta acionada por umdispositivo de motor de passo, que permite deslocamentos de extrema

precisão, que se move por baixo do objeto a digitalizar, iluminando edetectando a luz refletida em apenas uma varredura.

A base de vidro é construída com materiais de alta qualidade e éfacilmente danificável, devendo-se portanto tomar muito cuidado ao colocaros objetos abrasivos em contato com esta superfície.

A profundidade de cor geralmente é de 24 bits e a resolução óticaadequada para a maioria dos trabalhos de qualidade é de 600 dpi, portantoé importante ficar atento às especificações colocadas na embalagemexterna que mencionam resolução muito alta, que se referem geralmente aresoluções interpoladas.

Alguns scanners vêm com software de reconhecimento ótico decaracteres (OCR) que possibilita a edição de textos impressos.

Existem alguns modelos onde se pode digitalizar também filmesnegativos ou positivos.

3- Equipamentos / Uso

3.1- Análise atual da fotografia digital:

PRÓS

- baixo custo operacional, economia em filmes eprocessamentos químicos.- mídia reutilizável.- ecologicamente correta, devido à não utilização dereagentes químicos para o processamento das imagens.- visualização imediata.-imagem disponível imediatamente para processamento outransmissão.- possibilidade de reprodução múltipla sem perda dequalidade.- maior durabilidade da imagem ao longo do tempo e nãorequer tantos cuidados especiais quanto o filme.

CONTRAS- custo do equipamento.- pequeno formato dos sensores (CCD ou CMOS), quelimitam a qualidade dos arquivos.- mídia de armazenamento de custo elevado, emborareutilizável.- requer computador e periféricos para qualquer tipo detratamento.- a mídia de armazenamento requer cuidados específicos,como por exemplo: se for um CD é necessário manter longedo calor e de forma que não empene para que nãoindisponibilize sua leitura; se for magnética (disquete, ZIP,cartões de memória e outras) é necessário ficar longe dequalquer campo magnético (caixa de som, TV, etc).

cartões de memória e outras) é necessário ficar longe dequalquer campo magnético (caixa de som, TV, etc).- o responsável pelos arquivos precisa estar atento àrenovação dos meios de armazenamento, sob o risco de setornarem obsoletos.

3.2- Utilização prática da máquina fotográfica digital.

Itens a serem verificados na câmera digital:

- Bateria: pode ser pilha alcalina (geralmente a duração é muitolimitada), pilha recarregável ou bateria recarregável. É muito importanteestar preparado com baterias de reserva ou realizar a recarga completaantes de sair para fotografar.

- Lente: cuidados com a limpeza são muito importantes, pois éatravés dela que a imagem irá passar antes de ser capturada pelo sensor equalquer sujeira poderá prejudicar a qualidade da fotografia.

- Visor LCD: O visor geralmente é colorido e de cristal líquido (LCD), eprecisa de cuidados especiais para evitar arranhões profundos ou atémesmo quebrá-lo. É importante lembrar que geralmente utiliza-se o visorLCD para visualizar as imagens e principalmente realizar as configuraçõesda câmera no menu de opções.

- Cartões de Memória: Verificar a capacidade do cartão utilizado e seexiste espaço livre suficiente para armazenar as imagens que serãocapturadas, observando as configurações desejadas de tamanho daimagem. Caso tenha pouca capacidade disponível a solução é obter umcartão com maior capacidade ou mais cartões de forma que se possasubstituí-lo quando esgotada sua capacidade. Uma outra solução quandose deseja obter várias imagens é descarregá-las em um computador ou emum dispositivo de armazenamento portátil do tipo “álbum digital”.

- Modos de exposição: São as possibilidades de configuração decomo a câmera irá operar sua exposição, podendo ser totalmenteautomático, semi-automático, manual ou outras opções de acordo com aspossibilidades que a câmera oferece.

4- Computadores e software para tratamento

4.1- Introdução ao tratamento de imagens.

Às configurações, alterações de formato e ajustes na imagem, dá-seo nome de Tratamento da imagem.

O Tratamento de uma imagem digital é praticamente obrigatório, poissempre ocorrem algumas perdas nos processos de captura que sãocorrigidos nesta fase, tais como: ajuste fino do foco, definição de baixa ealtas luzes, brilho, contraste e várias outras opções que os softwares deedição oferecem.

4.2- Formatação de arquivo para saída digital, impressão e Web.

Existem várias formatações que podemos aplicar nas imagens, deacordo com a finalidade de uso da mesma.

Saída em laboratório fotográfico digital comercial ou impressorasdomésticas:

- O tamanho da imagem será definido de acordo com seu objetivo,formatos utilizados no laboratório e o potencial de captura realizada.

- Os arquivos deverão estar no formato TIFF ou JPEG (com altaqualidade).

Saída para Web:- O tamanho da imagem será definido de acordo com seu objetivo e

resolução mais utilizada pelos monitores.- A Resolução deverá ser de 72 ppi, para qualquer aplicação via Web.- Os arquivos deverão estar no formato JPEG (qualidade média) ou

GIF.

4.3- Modo da imagem.

RGB- Utilizada para tratamento da imagem, aplicação de filtros eefeitos, modo utilizado para internet e visualização em computadores.

CMYK- é o modo de impressão utilizado nas gráficas, impressorasjato de tinta, laser e plotters. Alterando o modo para CMYK, em softwaresque lhe dêem esta opção, a imagem poderá ser visualizada na tela docomputador nas cores aproximadas com que a impressora irá reproduzir,desde que os dispositivos estejam corretamente calibrados. O método maisconvencional é enviar para a impressora o arquivo em RGB e deixar que odriver da impressora converta os valores para CMYK.

TONS DE CINZA- utilizada para conversão de imagens coloridas emp&b.

4.4- Correção de Contraste e Brilho.

Contraste é uma medida da relação tonal entre as partes claras eescuras da imagem Corrigimos o contraste de uma imagem quandoqueremos alterar as diferenças entres as baixas e altas luzes ou quandodesejamos um resultado específico para nossa imagem.

Brilho é uma medida da luminosidade geral da imagem.Ajustes nos controles de contraste e brilho da imagem geralmente

produzem alterações lineares nos valores da mesma, ou seja, alteram demaneira igual todos os tons da imagem. Ajustes mais precisos podem serobtidos usando-se controles como os ajustes de “Curvas”e Níveis” (Levels),que permitem alterar de forma independente os valores das áreas claras ouescuras da imagem.

4.5- Correção de Cores.

Este recurso dos softwares de edição é aplicado quando umaimagem apresenta alguma deficiência em suas cores, por exemplo umaimagem fotográfica em que as cores foram alteradas pelo tempo oucapturadas com configurações inadequadas; ou quando se deseja, parauma aplicação pré-definida, alterar as cores propositalmente. Este recursorequer experiência na operação do software de edição e principalmente queo sistema (scanner, monitor e impressora) esteja devidamente calibrado.

4.6- Ajuste de Nitidez (Sharpen).

Filtro utilizado para restabelecer a nitidez perdida durante o processode captura digital. É importante esclarecer que esta ferramenta não temcomo objetivo a realização de foco em uma imagem desfocada. O que elafaz é aumentar o contraste local em regiões de transiçãoentre áreas clarase escuras, dando uma impressão de maior nitidez. Aplicada em excesso,entretanto, introduz artefatos indesejáveis na imagem.

4.7- Aplicação de Filtros.

Os filtros dão ao operador do software uma grande variedade derecursos de efeitos e configuração, gerando resultados muito interessantes.

Vamos utilizar os filtros mais importantes para a fotografia digital, semnos atermos em geração de efeitos especiais, considerando que temos umaimagem capturada de boa qualidade e que necessite de apenas alguns

ajustes básicos. Para um conhecimento mais amplo dos filtros é necessárioum curso específico sobre o software de tratamento de imagem desejado.

Filtro de desfoque gaussiano: utilizado para desfocar a imagem, deforma total ou parcial.

4.8- Utilizando Máscaras e a Ferramenta de Corte.

As máscaras são utilizadas quando se deseja selecionar uma parteda imagem à qual serão feitas as alterações e podem ser selecionadas devárias formas. Os softwares de edição possuem várias opções destaferramenta.

Outra ferramenta fundamental e largamente utilizada é a de corte, oureenquadramento, que serve para cortar parte da imagem de acordo comsua aplicação.