Cuprins 6 secțiuni
Senzorul foto este componenta care transformă lumina în informație digitală, adică în numere pe care telefonul sau aparatul le poate păstra, afișa și trimite. Când apeși butonul de declanșare, nu „fotografiezi” nimic în sens chimic, ca pe vremea filmului: măsori, în câteva fracțiuni de secundă, câtă lumină a ajuns în fiecare punct al unei suprafețe minuscule.
Rezultatul pare banal, dar în spate se întâmplă o serie de pași destul de elegantă. Mai jos urmărești drumul luminii de la obiectul fotografiat până la fișierul din galerie, înțelegi ce sunt pixelii și filtrul de culoare și afli de ce senzorii mari fac poze mai bune seara.
Cum ajunge lumina pe senzorul foto?
Lumina reflectată de obiecte trece prin lentilele obiectivului, care o concentrează într-o imagine mică și clară chiar pe suprafața senzorului. Obiectivul are un rol similar cu al cristalinului din ochi: strânge razele venite din direcții diferite și le face să se întâlnească într-un punct pentru fiecare detaliu din scenă.
În telefoane, obiectivul este format din mai multe lentile mici, suprapuse, care corectează distorsiunile. Distanța la care se așază imaginea se ajustează prin mici mișcări ale lentilelor, ceea ce numim focalizare. Diafragma controlează cât de multă lumină intră, iar timpul de expunere stabilește cât de mult stă senzorul „deschis” la lumină.
Ce este un pixel și ce măsoară el?
Un pixel de senzor este o celulă minusculă care adună fotoni, particulele de lumină, și îi transformă în sarcină electrică. Cu cât primește mai mulți fotoni, cu atât sarcina e mai mare. Circuitul din dreptul celulei măsoară sarcina și o convertește într-un număr, de exemplu o valoare între 0 și 4.095.
Un senzor de 12 megapixeli are aproximativ 12 milioane de astfel de celule, așezate într-o grilă. Fiecare celulă măsoară doar cantitatea de lumină, nu și culoarea ei. Fără alt element, rezultatul ar fi o fotografie în alb-negru, cu tonuri de gri între cele două extreme. Modul în care numerele devin imagine are legătură directă cu felul în care calculatoarele reprezintă orice informație, descris în articolul despre biți și aplicații.
Cum apar culorile într-o fotografie digitală?
Culorile apar pentru că peste senzor se află un filtru de culoare, în care fiecare pixel este acoperit fie de roșu, fie de verde, fie de albastru. Cel mai folosit model se numește filtru Bayer și are de două ori mai mulți pixeli verzi decât roșii sau albaștri, pentru că ochiul uman este mai sensibil la verde.
| Pixel acoperit cu | Lasă să treacă | Număr în grilă Bayer |
|---|---|---|
| Filtru roșu | lumina roșie | un sfert |
| Filtru verde | lumina verde | jumătate |
| Filtru albastru | lumina albastră | un sfert |
Fiecare pixel cunoaște deci o singură culoare. Pentru a obține trei valori în fiecare punct al imaginii, procesorul calculează restul din vecini, printr-un procedeu numit demozaicare. De pildă, un pixel verde află cât roșu și cât albastru ar fi trebuit să aibă, uitându-se la cei de lângă el.
Atenție: numărul de megapixeli nu spune singur cât de bună e o cameră. Contează la fel de mult mărimea fiecărui pixel, calitatea lentilelor și procesarea ulterioară.
De ce contează mărimea senzorului?
Un senzor mai mare are pixeli mai mari sau mai mulți, deci prinde mai multă lumină, iar imaginea rezultă mai curată, mai ales când e puțină lumină. Fiecare pixel funcționează ca o găleată de colectat ploaie: una largă se umple mai repede decât una îngustă, iar semnalul rezultat este mai puternic față de zgomotul electronic de fond.
De aceea aparatele foto cu senzori mari fac poze mai bune seara decât telefoanele, chiar dacă numărul de megapixeli e asemănător. Telefoanele compensează prin software: fac mai multe cadre rapid, le aliniază și le combină pentru a reduce zgomotul și a păstra detalii în zonele întunecate și în cele luminoase.
Ce este zgomotul din poze?
Zgomotul apare ca grăunți colorați, vizibili în zonele întunecate, când senzorul primește puțină lumină și semnalul este slab. Amplificarea electronică, numită sensibilitate ISO, ridică semnalul, dar ridică și zgomotul. Ca să-l păstreze sub control, telefoanele îl curăță prin algoritmi, uneori cu prețul unor detalii fine șterse.
Ce se întâmplă cu imaginea după ce a fost captată?
Imaginea brută trece printr-un procesor specializat, care ajustează expunerea, balansul de alb, claritatea și culorile, apoi o salvează într-un format comprimat, de obicei JPEG sau HEIF. Procesul de micșorare este la fel ca în compresia datelor, explicată separat, iar fișierul final ocupă o fracțiune din datele brute.
Unele aparate și aplicații permit salvarea formatului RAW, care păstrează datele aproape de cum le-a citit senzorul. Fișierele sunt mari, dar oferă mai multă libertate la editare. Pentru majoritatea fotografiilor de zi cu zi, JPEG-ul este mai mult decât suficient. Același tip de analiză a imaginii stă și în spatele generării de imagini cu inteligență artificială, dar acolo pixelii sunt creați, nu măsurați.
Același principiu al unui senzor care transformă un fenomen fizic în numere apare și în alte dispozitive, de exemplu în ecranul tactil, care măsoară variații electrice în loc de lumină.
Pe aceeași temă, citește și Bluetooth: cum se conectează două dispozitive fără cablu.
Pe aceeași temă, citește și Ecranele LCD și OLED: cum produc imaginea și care diferă.
Pe aceeași temă, citește și Încărcarea wireless: cum ajunge energia în telefon fără cablu.
Pe aceeași temă, citește și Motorul de căutare: cum găsește răspunsuri pe web.
Întrebări frecvente
Mai mulți megapixeli înseamnă poze mai bune?
Nu întotdeauna. Peste un anumit nivel, pixelii mai mulți pe același senzor devin mai mici și prind mai puțină lumină. Contează echilibrul dintre rezoluție, mărimea senzorului și procesare.
Care este diferența dintre senzorul CMOS și cel CCD?
Ambele transformă lumina în semnal electric. CMOS-ul, folosit în aproape toate telefoanele de azi, este mai ieftin, mai rapid și consumă mai puțină energie decât vechiul CCD.
De ce sunt pozele mai slabe seara?
Pentru că ajung mai puțini fotoni pe senzor, iar semnalul slab este amplificat împreună cu zgomotul. Modul de noapte al telefoanelor combină mai multe cadre pentru a compensa.
Ce este zoom-ul digital față de cel optic?
Zoom-ul optic modifică poziția lentilelor și păstrează detaliile reale. Cel digital doar decupează și mărește o parte din imagine, deci pierde claritate.
Ce este formatul RAW?
Este un fișier care păstrează datele aproape neprelucrate de la senzor. Ocupă mult spațiu, dar permite ajustări ample ale luminii și culorii fără pierderi vizibile.
