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Sensores Global Shutter – O futuro da fotografia e do vídeo

Você já se perguntou qual a razão para existir o obturador mecânico nas câmeras digitais?

Bom, nas câmeras de filme isso é óbvio – o obturador impede a luz de expor o filme antes da hora e sua velocidade controla o tempo de exposição. Mas em uma câmera digital? O sensor só é ligado durante a exposição então, com ou sem obturador, ele não registra a luz o tempo todo. O mesmo vale para o tempo de exposição.

O sensor digital realmente só registra a luz durante a exposição, mas ele não faz isso de uma única vez e essa é a razão para necessidade da obturação mecânica. A maior parte dos sensores atuais são do tipo rolling shutter, isso significa que eles registram a luz com uma varredura das suas linhas de pixels – uma a uma – do início ao fim da sua área. Ou seja, quando você dispara uma foto, as primeiras linhas de pixels começam a ser registradas e leva um tempo até que isso aconteça com as últimas.

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Esse tempo é curtíssimo, mas nas velocidades de movimento muito rápidos, o efeito dessa varredura causa a distorção da imagem no tempo. Você está registrando o passado e o presente numa mesma fotografia, mas em espaços diferentes na sua área. Isso soa tão maluco quanto de fato é.

Legenda: Estas fotografias de um drone voando foram tomadas com a Mirrorless Fujifilm X-T1 em velocidade de 1/4000s. Na primeira foto, as hélices ficam totalmente deformadas pelo efeito do rolling shutter da obturação puramente eletrônica. A segunda fotografia foi feita com a obturação mista e isso reduziu acentuadamente a deformação. (Fonte: Livro Mirrorless – A evolução das câmeras fotográficas)

Não quero dar um nó no seu cérebro, mas imagine o seguinte: se você viajasse a uma velocidade superior a da luz, dentro do tempo (intervalo em que você está olhando), você estaria em lugares diferentes de forma mais rápida do que a luz seria capaz de te alcançar. Isso causaria uma distorção da imagem vista, ou se preferir, uma aparente distorção do espaço no tempo.

Pois bem, de volta ao nosso mundo da fotografia, a imagem de objetos muito rápidos fica distorcida quando ultrapassa a velocidade de varredura do sensor. Se você não tem um obturador mecânico para controlar de forma mais rápida a exposição, a fotografia dessa situação fica distorcida. É por isso que, mesmo as Mirrorless, têm obturadores mecânicos para encerrar o tempo de exposição.

Mas tanto as Mirrorless quanto as DSLR, não podem usar a obturação mecânica para filmar. A taxa de quadros por segundo necessária para causar a sensação fluida de movimento não é atingível com obturação mecânica. Então, ao filmar, independente da sua câmera, o obturador mecânico estará inoperante e somente a obturação eletrônica trabalhará. Na filmagem, o efeito do rolling shutter também distorcerá a imagem no que chamamos de efeito gelatina.

Faça um teste, filme linhas verticais retas – pode ser qualquer coisa, um poste, uma árvore… o importante é que o padrão geométrico seja vertical – movimentando a câmera rapidamente, de um lado para o outro na horizontal. Aquelas linhas retas provavelmente ficarão inclinadas na filmagem, acompanhando o movimento horizontal, como uma gelatina sobre uma bandeja.

Legenda: Repare como a distorção do sensor rolling shutter é maior no veículo que, relativamente, está se movendo mais rápido. Contudo, veja que no sensor global shutter, não há qualquer distorção, independente da velocidade do movimento. (Fonte: news.panasonic.com)

Um tanto desesperador isso, não é? E a coisa só piora conforma aumentamos o tamanho do sensor afinal, uma área maior leva mais tempo para ser varrida. E qual a solução? Ora, simples: um sensor que lê todos os pixels de uma só vez e isso já existe. Os sensores global shutter não causam a distorção da imagem, independente da velocidade do objeto, desde que se mova mais lento que a luz (hehe).

Infelizmente, essa é uma tecnologia recente demais para estar disponível comercialmente, mas a cada dia, fabricantes como Panasonic e Sony lançam protótipos de novos sensores global shutter, cada vez mais poderosos. E não tardará sua viabilidade econômica para que eles estejam em todas as câmeras digitais, substituindo o sensor rolling shutter.

Quando isso vai acontecer? Isso é um chute, não sei exatamente, mas tenho a sensação que teremos uma Mirrorless da Panasonic com um sensor assim para as Olimpíadas de Tóquio, de 2020. Os jogos olímpicos são historicamente grandes vitrines para as inovações tecnológicas da fotografia e do vídeo. Além disso, em 2020, os jogos acontecerão na casa dos maiores fabricantes do ramo, o Japão.

E porque a Panasonic? Bom, acompanhando as últimas patentes e notícias sobre sensores global shutter, a Panasonic parece estar bastante avançada no seu desenvolvimento. Ela revelou recentemente ter produzido um global shutter com resolução de 8k e capaz de fazer até 60 fps. Isso é fantástico! (https://news.panasonic.com/global/press/data/2018/02/en180214-2/en180214-2.html) Agora é esperar para ver… De qualquer forma, isso será uma revolução imensa na fotografia e na filmagem, talvez o último passo significativo e previsível da revolução digital.

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Romulo Lubachesky

Romulo Lubachesky é geólogo e fotógrafo, mas dedica-se principalmente a perpetuar o conhecimento sobre os processos do universo fotográfico através de aulas, palestras, artigos e livros. Autor dos livros A Tríade da Câmera Fotográfica e Mirroless - A evolução das câmeras fotográficas. E apresentador dos programas Assunto Principal e Odisséia Fotográfica na photostv.com.

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