Quais são e para que servem as câmeras do celular?

Quais são e para que servem as câmeras do celular?

Por Renan da Silva Dores | Editado por Wallace Moté | 28 de Abril de 2022 às 09h16
Ivo Meneghel Jr/Canaltech

Câmeras de smartphones nem sempre foram referência em fotografia, diante do pouco espaço que esses dispositivos apresentam para a instalação de sensores e lentes robustas, que entreguem a experiência que câmeras dedicadas oferecem.

Com o desenvolvimento dos componentes e a implementação de algoritmos avançados de pós-processamento, esse paradigma acabou sendo transformado e já não é mais raridade encontrar celulares com três, quatro ou mesmo cinco sensores diferentes, com os mesmos pontos focais oferecidos por lentes avançadas das câmeras profissionais.

Cada um desses sensores possui características bastante específicas que entregam um visual único às imagens, e oferecem maior flexibilidade ao usuário na hora de fotografar.

Wide: a câmera principal

A câmera principal de um smartphone é a que emprega as maiores aberturas, permitindo a entrada de mais luz, os sensores mais robustos com resolução ou dimensões maiores e, por vezes, recursos exclusivos para esse sensor, dadas suas características.

Normalmente equipado com uma lente wide, o sensor principal do smartphone é o que costuma trazer maior resolução e os recursos mais avançados (Imagem: Samsung)

Smartphones modernos costumam adotar como lente principal a lente wide, ou grande angular, que traz um campo de visão mais amplo que o de lentes tradicionais, registrando uma área maior da cena fotografada e mantendo o plano de fundo em foco.

Com a abertura maior, esses lentes conseguem entregar imagens bem iluminadas com amplo alcance dinâmico (a diferença entre o ponto mais claro e o mais escuro da cena) mesmo em baixa luz e, quando combinadas a um pós-processamento robusto e modo noturno dedicado, que estende o tempo de captura das fotos, entrega resultados ainda melhores.

Ultrawide: registrando mais área do cenário

Como seu nome sugere, a lente ultrawide, ou ainda ultra grande angular, é a câmera com o maior campo de visão entre todas do conjunto, com ângulos de captura acima dos 100° — alguns modelos, como o OnePlus 10 Pro, chegam a atingir os 150°.

A lente ultrawide tem amplo campo de visão, permitindo que uma área maior da cena seja registrada (Imagem: Felipe Junqueira/Canaltech)

Além de capturar uma área maior da cena, a lente ultrawide possui algumas peculiaridades resultantes do seu formato, como a profundidade de campo muito maior, que permite manter em foco mesmo os planos mais distantes.

Com essas características, a lente ultrawide costuma ser recomendada para fotografar objetos muito grandes, como edifícios ou paisagens, ou ainda registrar cenas em ambientes muito fechados sem ser necessário ajustar o posicionamento.

O maior problema desse tipo de lente é a distorção de formas normalmente vista nas bordas da imagem, justamente pelo formato físico das lentes, algo que precisa ser ajustado via software pela fabricante do celular.

Telefoto: a lente de zoom

A telefoto, ou ainda teleobjetiva, possui um arranjo de múltiplas lentes que fazem com que a distância focal seja maior que o tamanho diagonal da imagem registrada. Basicamente, essa relação aproxima o objeto e o plano de fundo, e reduz o campo de visão, dando a impressão de que zoom foi aplicado.

A compressão de medidas também reduz a distância entre o plano de fundo e o objeto, fazendo com que o segundo plano aparente estar mais desfocado, motivo pelo qual a telefoto também é utilizada com frequência para registrar retratos.

A lente telefoto aproxima o objeto do plano de fundo e reduz o campo de visão, dando o efeito de zoom (Imagem: Renan da Silva Dores/Canaltech)

Esse tipo de lente evoluiu nos últimos anos com o desenvolvimento das chamadas telefoto periscópio. Como o nome sugere, trata-se da combinação das características da telefoto, com zoom óptico sem perdas, ao efeito de um periscópio, com as lentes sendo posicionadas de modo a estender ainda mais a distância focal sem afetar a qualidade da imagem nem exigir um enorme conjunto de espelhos.

Ainda assim, uma construção engenhosa precisou ser adotada: em vez de estar posicionado diretamente sob a lente, o sensor é inclinado em 90° e colocado mais ao centro do módulo de câmeras. Combinados às lentes, um par de prismas "dobra" a luz para estender o caminho até o sensor, gerando o efeito de zoom aprimorado.

A telefoto periscópio leva o efeito de zoom além ao "dobrar" a luz reposicionando o sensor e utilizando um prisma (Imagem: Reprodução/Oppo)

Fabricantes como a Samsung combinam esse zoom com algoritmos de Inteligência Artificial para estender ainda mais o alcance ao utilizar zoom digital sem grande perda de definição.

Macro: a captura dos menores detalhes

As lentes macro possuem distâncias focais curtas, que permitem ao usuário se aproximar do objeto fotografado o suficiente para capturar detalhes de menores proporções. Seu funcionamento técnico se baseia no uso de uma lente côncava, curvada para dentro, capaz de reproduzir os objetos fotografados sobre o sensor em escala 1:1 ou similar.

Com lente côncava, a câmera macro reproduz o objeto em escala 1:1 no sensor, permitindo a captura dos menores detalhes (Imagem: Renan da Silva Dores/Canaltech)

Outra característica é a profundidade de campo extremamente curta, o que resulta em um efeito borrado intenso no que está em segundo plano. Um ponto curioso é que, combinado a um sistema de foco automático, as lentes ultrawide também podem trabalhar para capturar fotos macro, abrindo assim espaço para uma lente adicional diferente, em vez de uma macro dedicada.

Apple, Motorola e Samsung são companhias que utilizam esse método para fotos macro, permitindo aos usuários registrar fotos detalhadas mesmo a distâncias de 2 cm ou menos do objeto fotografado.

A lente microscópica do Oppo Find X3 Pro é uma variação da macro, com magnificação de 60x (Imagem: Max Weinbach/Android Police)

Uma variação curiosa da lente macro chegou a ser adotada por aparelhos como o Oppo Find X3 Pro — a lente microscópica. Com 3 MP e uma abertura bastante pequena, além de um tratamento especial em lentes de safira e montagem diretamente na traseira em vez da placa-mãe, a solução era capaz de oferecer magnificação de 60x. Para compensar a pequena abertura, um anel de iluminação LED foi integrado à lente, possibilitando que houvesse iluminação suficiente.

Profundidade: cálculos para o modo retrato

Entre os diversos recursos oferecidos por câmeras de smartphones atualmente está o modo retrato, também conhecido como modo Bokeh, que destaca o objeto em primeiro plano ao aplicar um efeito borrado no que está em segundo plano. Por utilizarem sensores de tamanho avantajado, câmeras profissionais apresentam esse efeito naturalmente, sem precisar de filtros ou outros recursos.

A câmera de profundidade, à direita, trabalha em conjunto com o sensor principal para calcular o que está em primeiro plano e aplicar um efeito borrado no plano de fundo no modo retrato (Imagem: Ivo Meneghel Jr/ Canaltech)

Em contrapartida, devido ao espaço mais limitado, os celulares empregam sensores muito compactos, que não aplicam esse efeito de forma natural. É aí que entra o sensor de profundidade, que não registra fotos, mas fica responsável por detectar as bordas dos objetos em primeiro plano para que o processador de imagem do telefone então borre o que está em segundo plano.

No entanto, soluções com maior nível de precisão foram popularizadas, com destaque para duas delas: o sensor 3D ToF no Android, e o sensor LiDAR no iOS. Ambos operam de maneira similar ao emitir um pulso de laser para criar um mapa 3D do ambiente ao calcular o tempo que essa luz leva para refletir no cenário e voltar ao sensor. A diferença vai para a quantidade de fontes utilizadas — uma para o 3D ToF, múltiplas para o LiDAR.

O LiDAR é um sensor de profundidade muito mais preciso, que utiliza múltiplos feixes de laser para criar um mapa 3D do ambiente (Imagem: Ivo Meneghel Jr/ Canaltech)

Diante disso, o sensor de profundidade acabou se tornando mais comum em smartphones mais básicos, enquanto modelos mais avançados agora tiram proveito do 3D ToF, do LiDAR ou até mesmo de algoritmos de Inteligência Artificial, que apresentam recortes superiores.

Monocromático: mais cores e contraste para a imagem

Alguns celulares apostam em uma lente secundária com sensor monocromático — a ideia não é necessariamente capturar fotos em preto e branco, ainda que alguns modelos permitam esse tipo de registro, mas sim captar detalhes que sensores coloridos nem sempre conseguem identificar. Devido à sua natureza, as câmeras monocromáticas conseguem capturar maior nitidez e contraste da cena.

De maneira bastante resumida, para registrar uma imagem, um sensor capta a luz em pequenos componentes chamadas fotodiodos, transformando-a então nas informações que formam os pixels. O modelo mais comum utiliza filtros de cor em um padrão intercalado, o chamado Bayer, para permitir a passagem de apenas uma frequência de cor entre vermelho, verde e azul.

Por não barrar nenhuma frequência de luz, os fotodiodos do sensor monocromático absorvem mais luminosidade (Imagem: RED Digital Cinema)

Esse arranjo tem uma limitação: 66% da luz é perdida, já que apenas 33% é convertida por fotodiodo. Além disso, em virtude da maneira como os diodos são organizados, um processo de combinação dos pixels da imagem, o chamado "Demosaicing", precisa ser realizado, o que acaba afetando a resolução final.

Por não precisar filtrar as tonalidades, considerando que apenas a intensidade da luminosidade é registrada, cada fotodiodo do sensor monocromático absorve o espectro completo da luz, não sofrendo as perdas resultantes dos filtros de cor, reduzindo de maneira significativa a presença de ruído em cenários de baixa luz e expandindo de maneira singela o alcance dinâmico.

Por não precisar realizar o Demosaicing, o sensor monocromático acaba oferecendo definição ligeiramente superior (Imagem: RED Digital Cinema)

O Demosaicing também não é necessário, já que os valores captados são diretamente convertidos em pixels e, consequentemente, há preservação ligeiramente melhor da resolução. Ao unir essas informações com as capturas realizadas por um sensor tradicional, as fotos finais oferecem maior nível de detalhamento e contraste sem deixar de lado as cores, desde que o software tenha sido propriamente otimizado para isso.

Fonte: GSMArenaBorrowLensesExpert PhotographyGadget HacksRED Digital Cinema

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