Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

"Ruído" é o equivalente digital dos grãos dos filmes utilizados em câmeras analógicas. Alternativamente, pode-se pensar nele como o equivalente ao sutil chiado que se percebe quando uma música é ouvida num volume muito alto. Para as imagens digitais, esse ruído aparece como manchas aleatórias em uma superfície originalmente suave e pode degradar a qualidade da imagem significativamente. Apesar do ruído normalmente ser um ponto fraco em uma imagem, ele pode também ser desejado, já que pode conferir à imagem um aspecto antigo e que lembre filmes. Um pouco de ruído também pode aumentar a nitidez da imagem. O ruído aumenta proporcionalmente à sensibilidade escolhida, duração da exposição e temperatura. A quantidade de ruído também depende muito da câmera utilizada para gerar a imagem, câmeras profissionais de alto nível costumam ter muito menos ruído que câmeras compactas comuns.

Algum grau de ruído sempre está presente em qualquer aparelho eletrônico que transmite ou recebe um 'sinal'. Para as televisões esse sinal são os dados da transmissão enviados por cabo ou recebidos pela antena da TV; para as câmeras digitais, o sinal é a luz que atinge o sensor da câmera. Mesmo sendo inevitável, o ruído pode se tornar tão pequeno relativamente ao sinal que pode ser considerado inexistente. A razão entre o sinal e o ruído (SNR, do inglês 'signal to noise ratio') é uma maneira útil e universal de comparar as quantidades relativas de sinal e ruído para qualquer sistema eletrônico; razões altas terão pouco ruído visível enquanto o oposto vale para baixas razões. A seqüência de imagens abaixo mostra uma câmera produzindo uma figura com muito ruído da palavra 'signal' contra um fundo suave. A imagem resultante é mostrada junto com uma representação 3D mostrando o sinal sobre o ruído de fundo.

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

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Imagem Original

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital


Imagem na Câmera
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
  Representação 3-D Colorida da Imagem da Câmera

A imagem acima tem uma SNR significativamente alta de modo que é possível separar a informação da imagem claramente. Uma SNR baixa produziria uma imagem onde a palavra 'signal' e o ruído são comparáveis e, assim, muito mais difíceis de serem discernidos um do outro.

 
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

Imagem na Câmera
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

Terminologia

O "ISO" de uma câmera (em inglês "ISO setting" ou "ISO speed") é um padrão que descreve a sua sensibilidade absoluta à luz. O 'ISO' normalmente é listado em fatores de 2, como ISO 50, ISO 100 e ISO 200 e pode ter uma grande variedade de valores. Valores mais altos representam maior sensibilidade e a razão entre dois valores de 'ISO' representa a sensibilidade relativa entre elas, ou seja, uma foto com ISO 200 demorará a metade do tempo que uma foto com ISO 100 para atingir o mesmo nível de exposição (se todos os outros parâmetros da câmera forem fixados). O 'ISO' das câmeras digitais é a mesma coisa que a 'ASA' encontrada nos filmes para câmeras analógicas; claro que a diferença é que uma única câmera digital pode fotografar em diferentes 'ISO' sem troca de filmes. O aumento do 'ISO' é possível amplificando-se o sinal do sensor da câmera, mas isso também amplifica o ruído, assim, quanto maior o 'ISO', mais ruído a imagem apresenta.

Tipos de ruído

Câmeras digitais produzem três tipos mais comuns de ruído: aleatório, de 'padrão fixo' e de bandas. As três imagens abaixo mostram exemplos qualitativos pronunciados de casos isolados de cada um dos tipos de ruído contra um fundo cinza.

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
Ruído com Padrão FixoExposição Longa

Baixo ISO

Ruído AleatórioExposição Curta

Alto ISO

Ruído em BandasCâmera Suscetível

Sombras Clareadas

O ruído aleatório é caracterizado por flutuações de intensidade e tom de cor em relação a imagem real. Sempre haverá alguma quantidade de ruído aleatório em qualquer duração de exposição e ela será muito influenciada pelo 'ISO'. O padrão do ruído aleatório muda mesmo quando as propriedades da exposição são as mesmas (é exatamente por isso que ele é chamado de 'aleatório').

O ruído de padrão fixo inclui o que se costuma chamar de 'hot pixels' (do inglês: 'pixels quentes'), que são chamados assim quando a intensidade de um pixel ultrapassa muito a das flutuações de ruído aleatório. O ruído de padrão fixo geralmente aparece em situações de exposições longas e é exacerbado por temperaturas altas. Uma característica importante é que ele mostra aproximadamente a mesma distribuição se as condições nas quais a imagem é produzida são a repetidas (temperatura, exposição e 'ISO').

O ruído em banda depende muito da câmera utilizada e é introduzido pela própria câmera quando quando ela lê dados provenientes do sensor digital. Ele é mais notável quando são usados 'ISO' altos e nas áreas de baixa luz, ou quando uma imagem foi clareada excessivamente. Dependendo da câmera ele também pode ser aumentado em função do balanço de branco escolhido.

Apesar de parecer ser o mais intrusivo, o ruído de padrão fixo é normalmente o mais fácil de ser removido, devido a sua natureza repetitiva. A eletrônica da câmera tem que simplesmente saber o padrão e subtraí-lo da imagem capturada para revelar a imagem verdadeira. O ruído de padrão fixo é um problema muito menor que o ruído aleatório em câmeras de última geração, apesar de pequenas quantidades ainda serem ainda mais facilmente percebidas que o ruído aleatório.

O ruído aleatório é muito mais complicado de ser removido sem que a imagem seja danificada. Os algoritmos criados para isso ainda lutam para conseguir discernir entre o ruído e texturas reais como as que ocorrem na terra ou folhas, assim tentativas de remover o ruído acabam removendo essas texturas também.

Para mais informações sobre ruído em imagens veja a segunda parte desse tutorial em:

"Ruído em imagens - Exemplos e Características"

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

Classificação de Câmeras

Câmeras fotográficas podem ser divididas de muitas formas. Veja abaixo algumas de suas classificações de acordo com determinados temas.

De acordo com As câmeras podem ser classificadas em
Tamanho do sensor/filme Compactas, formato médio, 35mm, full frame…
Uso Amadoras, “modelo de entrada”, semiprofissionais ou profissionais
Possibilidade de se trocarem as lentes Câmera de lente fixa ou lente intercambiável
Presença ou não do espelho Com espelho (SLR ou reflex) ou mirrorless (sem espelho)
Fabricante ou local de fabricação Nikon, Canon, Olympus, Sony… EUA, China, Japão…

A questão que queremos resolver neste artigo curto é mais básica do que todas estas classificações: Qual é a diferença entre uma câmera fotográfica digital e uma analógica?

Antes de responder a esta pergunta é importante compreender que todas as possíveis divisões mencionadas anteriormente são SUB-classificações. São subconjuntos de uma classificação mais ampla: Digital ou Analógica.

Diferença entre uma câmera fotográfica digital e uma analógica

A diferença está no modo como a imagem é capturada e gravada.

A câmera digital utiliza um sensor fotossensível (sensível à luz) para capturar a imagem. Não interessa o tipo e tecnologia do sensor, se é CCD, CMOS ou qualquer outro. O tamanho da câmera ou marca pouco importam também. A partir do momento em que a câmera utiliza um sensor para a captura da imagem ela é classificada como uma câmera fotográfica digital.

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
cc licensed flickr photo shared by Daniel

O grande benefício da câmera digital é que ela tem a capacidade de processar o arquivo digital e em instantes pode mostrar ao fotógrafo como a imagem capturada ficou. O fotógrafo não precisa esperar a revelação do filme para ver a fotografia. Câmeras digitais também armazenam as fotografias (e vídeos) em cartões de memória.

A câmera analógica utiliza filme fotográfico na captura da imagem. A fotografia permanece armazenada no filme, em negativo, e para a fotografia ser vista é necessário que se revele o filme.

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital
cc licensed flickr photo shared by Derek K. Miller

Uma breve excessão ao que mencionamos acima são as câmeras instantâneas, que também são consideradas analógicas, mas a imagem capturada não é armazenada em filme, ela é exposta diretamente no papel fotográfico.

Alguns exemplos abaixo (links patrocinados)

Como identificar rapidamente se a câmera é analógica ou digital

Há duas diferenças básicas que facilmente conseguimos ver:

1. As câmeras analógicas, por serem de filme, têm um disco de controle extra, que as digitais não têm. Ele é chamado de alavanca de rebobinamento, e serve para rebobinar o filme.

2. Muitos modelos de câmeras digitais têm uma tela na parte posterior, que tem duas funções: pode ser usada como um visor (ajudando a compor a fotografia) e também para revisar a fotografia que acabou de ser tirada. As câmeras analógicas não têm esse visor. Dentre as digitais, a exceção é para câmeras muito compactas ou de uso especializado, como alguns modelos de câmeras de ação e aventura, que não têm esta tela.

Veja as galerias a seguir e repare nesses dois detalhes citados anteriormente.

Galeria de fotos – Câmeras analógicas

Galeria de fotos – Câmeras digitais

Diferença histórica

A fotografia analógica foi inventada no início do século XIX (dezenove) e sempre dependeu de um processo químico para captar imagens em um filme fotográfico. Graças a George Eastman, americano fundador da Kodak, a partir de 1880 as câmeras analógicas começaram a ser produzidas em massa.

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

Como comparar uma imagem analogica com uma imagem digital

A fotografia digital veio muito depois, com os primeiros testes bem-sucedidos na década de 1950, feitos também pela Kodak. A partir dos anos 1990 (110 anos depois do início da produção em massa de câmeras analógicas) as câmeras digitais se tornaram mais populares.

Vale enfatizar que uma tecnologia não substituiu a outra. Os dois tipos de fotografia ainda coexistem e ainda é possível comprar câmeras analógicas novas ou usadas hoje em dia, apesar de o percentual de câmeras digitais ser consideravelmente superior ao de câmeras analógicas.

Principal vantagem técnica da fotografia com máquina analógica

Se estiver fotografando com uma câmera de formato médio, a principal vantagem técnica da fotografia analógica é a definição e resolução da fotografia. Uma fotografia tirada com filme de formato médio pode ser ampliada para fazer pôsteres enormes, dependendo do equipamento e filme com resoluções comparáveis a aproximadamente 400MP. Enquanto isso, uma fotografia digital tirada por uma câmera de formato médio ainda não consegue atingir este mesmo nível de resolução (Julho/2015).

Note que, ao comparar câmeras utilizando filme de 35mm com câmeras digitais full frame, as câmeras digitais mais novas apresentam mais resolução do que as analógicas.

Uma curiosidade é que modelos analógicos de câmera TLR – Twin Lens Reflex (duas lentes) da Rolleiflex continuam até hoje sendo fabricados e vendidos, a preços a partir dos 5.000 dólares. Veja o catálogo deles aqui: Rolleiflex – TLRs and accessories

Na loja americana B&H, uma câmera Rollei TLR custa mais de 7.000 dólares! Veja aqui: B&H – Rollei

Publicado originalmente em 06/07/2015. Última atualização em “03/04/2021”

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