O que é fotografia computacional e como funciona?

A fotografia computacional usa software para aprimorar fotos digitalmente. Ele faz isso de várias maneiras e é mais comumente usado em smartphones. Na verdade, a fotografia computacional é em grande parte responsável por por que as câmeras dos smartphones agora são tão boas – especialmente quando comparadas com câmeras muito maiores e mais caras.

Vamos dar uma olhada no que envolve a fotografia computacional e como ela é usada para aprimorar imagens.

Como a fotografia computacional aprimora as imagens?

Tradicionalmente, toda fotografia é feita por meio de dois processos principais. Primeiro, há o componente óptico, que inclui a lente, o sensor da câmera e as configurações, e depois há o processamento de imagem. Normalmente, o processamento da imagem ocorre depois que uma fotografia é feita, na revelação de um filme ou na manipulação de uma imagem usando um software como o Photoshop.

Em contraste, a fotografia computacional ocorre automaticamente, lado a lado com a captura real da fotografia. Por exemplo, quando você abre a câmera do smartphone, várias coisas já estão acontecendo, incluindo a análise da cor da área local e a detecção de objetos como rostos dentro da cena. Esses processos acontecem antes, durante e logo depois de tirar uma fotografia e podem melhorar drasticamente sua qualidade.

Então, quais são algumas das funções da fotografia computacional?

Empilhamento de imagens

Empilhamento de imagens ocorre quando várias imagens são combinadas para reter as melhores qualidades de cada uma. Os smartphones usam isso com muita frequência, especialmente ao tirar fotografias de alta faixa dinâmica (HDR). A câmera tira imagens sequenciais muito rapidamente, alterando ligeiramente a exposição a cada vez. Empilhando as imagens, os detalhes das partes mais claras e mais escuras da imagem podem ser retidos.

Isso é particularmente útil com cenas que possuem partes claras e escuras. Por exemplo, você pode tirar uma foto de uma cidade com um pôr do sol brilhante atrás dela. O empilhamento de imagens permite que seu telefone exponha corretamente o sol e a cidade mais escura, permitindo que uma imagem vívida e detalhada seja tirada.

Pixel Binning

O problema dos smartphones é que os sensores das câmeras precisam ser muito pequenos, o que significa que, para um sensor com alta resolução, os pixels também precisam ser muito pequenos. Por exemplo, um dos sensores do Samsung S21 mede 64 megapixels e 1,76 polegadas de diâmetro. Isso equivale a um tamanho de pixel de 0,8 micrômetro – mais de cinco vezes menor do que a maioria dos pixels DSLR, o que é um problema porque pixels menores permitem a entrada de menos luz do que pixels maiores , resultando em imagens de qualidade inferior.

O binning de pixels evita esse problema combinando as informações de pixels vizinhos em um pixel. Dessa forma, quatro pixels vizinhos se tornarão um. O problema com isso é que ele diminui a resolução final em um quarto (então uma câmera de 48 megapixels produzirá uma imagem de 12 megapixels). Mas, a compensação geralmente vale a pena quando se trata de qualidade de imagem.

Profundidade de campo simulada

Você notará que as imagens do smartphone geralmente mostram tudo mais ou menos em foco, incluindo o fundo da foto. A razão para isso é um pouco técnica, mas basicamente, como o sensor de um smartphone é muito pequeno e a abertura da lente normalmente é fixa, cada foto tem uma grande profundidade de campo .

Em comparação, as imagens de câmeras de última geração, como DSLRs, costumam ter um fundo desfocado muito suave que melhora a qualidade estética geral da imagem. Lentes e sensores de câmera Hign-end podem ser manipulados para dar esse resultado.

Em vez disso, os smartphones usam software para obter esse efeito. Alguns telefones têm várias lentes que tiram fotos do primeiro plano e do fundo simultaneamente, enquanto alguns têm um software que analisa a cena em busca de objetos e suas bordas e desfoca o fundo artificialmente.

Às vezes, esse processo não funciona muito bem e o smartphone não consegue captar as bordas corretamente, desfocando partes de uma pessoa ou objeto no fundo e levando a algumas fotos interessantes. Mas, o software está se tornando mais sofisticado, levando a excelentes retratos em smartphones.

Correção de cor

Quase todas as câmeras têm uma opção de equilíbrio de cores. Hoje em dia, a maioria das câmeras pode fazer isso de forma totalmente automática. A câmera obterá informações sobre a temperatura da cor na cena e determinará que tipo de iluminação é abundante. É o brilho laranja quente do pôr do sol ou o azul brilhante da iluminação fluorescente interna? A câmera pegará essas informações e ajustará as cores na fotografia de acordo.

Nitidez, redução de ruído e manipulação de tom

Para melhorar a qualidade das imagens, muitos smartphones aplicarão vários efeitos à fotografia, incluindo nitidez, redução de ruído e manipulação de tom.

• A nitidez se aplica seletivamente às seções em foco das imagens.
• A redução de ruído elimina grande parte da granulação que surge em situações de pouca luz.
• A manipulação de tons é como aplicar um filtro. Ele irá alterar as sombras, realces e tons médios da fotografia para aplicar uma aparência mais atraente a ela.

Usos para fotografia computacional

A fotografia computacional tornou possíveis coisas incríveis nas câmeras pequenas e discretas de nossos smartphones.

Fotografia noturna

Usar o empilhamento de imagens HDR para fazer várias exposições de uma cena permite que os smartphones tirem imagens nítidas e de alta qualidade com pouca luz.

Astrofotografia

Certos telefones, como o Google Pixel 4 e superior, incluem um modo de astrofotografia. Por exemplo, o Pixel 4 faz 16 exposições de 15 segundos. A longa exposição permite que o sensor do telefone capte o máximo de luz possível, enquanto as exposições de 15 segundos não são longas o suficiente para que o movimento das estrelas cause riscos na foto resultante.

Essas imagens são então combinadas, os artefatos são removidos automaticamente e o resultado é uma imagem deslumbrante do céu noturno.

Modo retrato

Com a opção de simular a profundidade de campo, os smartphones podem tirar lindas fotos de retratos – incluindo selfies. Essa opção também pode isolar objetos em uma cena, adicionando uma aparência fora de foco ao fundo.

Modos de panorama

Como o HDR, outras formas de fotografia envolvem a combinação de várias imagens. O modo panorama incluído na maioria dos smartphones envolve tirar várias fotografias e, em seguida, o software costurá-las onde elas se encontram para criar uma grande fotografia.

Algumas câmeras incluem versões realmente interessantes disso. Por exemplo, alguns drones como o Mavic Pro 2 incluem uma opção de foto esférica. O drone irá tirar uma série de fotos e costurá-las para criar o que parece uma miniatura da Terra.

Fotografia computacional: pequenos sensores, fotos excelentes

À medida que a fotografia computacional evolui, câmeras menores, como as usadas em telefones, drones e câmeras de ação, melhorarão drasticamente. Ser capaz de simular muitos dos efeitos desejáveis ​​de combinações de câmera / lente maiores e mais caras será atraente para muitas pessoas.

Automatizar esses processos ajudará pessoas comuns sem experiência em fotografia a tirar fotos incríveis – algo que os fotógrafos profissionais podem não gostar!