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Uma das imagens que vazaram da futura X-T1. Essa câmera usa uma variação do CMOS X-Trans, outro experimento bem sucedido da Fuji com a matriz de Bayer

A Fuji é uma espécie de rebelde do mundo das câmeras digitais. Ela pode não ser tão grande quanto a Canon ou a Nikon, mas suas invenções excêntricas a tornam uma jogadora sem igual no mercado. Aparentemente, esse espírito rebelde está preparando mais um estratagema: a empresa acaba de patentear um sensor que usa pixels de tamanhos diferentes.

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O novo ardil da Fujifilm: ênfase nos pixels verdes e brancos

É difícil exagerar o caráter extraordinário de um CMOS com esse layout. Desde o inicio da fotografia digital, na época dos primeiros CCD, os pixels do sensor sempre tiveram o mesmo tamanho. A Fuji, no entanto, resolveu ignorar esse mandamento e criou um filtro de cor que usa pixels maiores para o branco e o verde.

A razão por trás dessa escolha é muito similar à que levou a Motorola e a OmniVision a criarem o famoso Clear Pixel utilizado na câmera do Moto X. Como o olho humano é muito mais sensível ao luma (luminância) do que ao chroma (cor), essas empresas defendem que é possível sacrificar um dos pixels dedicados à cor cor para aumentar a sensibilidade do sensor á luz como um todo. No caso do Moto X, um dos pixels verdes foi substituído por um pixel “claro”. No caso do futuro sensor que a Fuji pode eventualmente lançar, os pixels vermelhos e azuis foram reduzidos para aumentar os pixels verdes e brancos.

Mas para entender de verdade a rationale que justifica essas decisões, precisamos entender também como funciona a abordagem tradicional da fotografia digital. Quem leu meu artigo sobre a nova câmera da Hasselblad talvez tenha percebido que eu não mencionei cor em momento algum do debate entre as tecnologias do CCD e do CMOS. Isso se deve ao fato de que ambas têm a mesma capacidade nesse aspecto, ou seja, capacidade nenhuma. Fotodetectores como o CCD e o CMOS são justamente o que o nome indica: sensores que detectam a intensidade da luz; eles não registram informação de cor.

O filtro de Bayer segue o sistema de cor RGB. Ao misturar as cores verde, vermelho e azul, podemos reproduzir um grande número de outras cores visíveis

A matriz de Bayer segue o sistema de cor RGB. Ao misturar as cores verde, vermelho e azul, podemos reproduzir um grande número de outras cores visíveis

Para colorir a imagem final que aparece no computador, tanto o CCD como o CMOS dependem de um filtro que só permite a passagem da luz em comprimentos específicos de onda, o que se traduz em luz de cores específicas. Ao longo dos anos 1970, o cientista americano Bryce Bayer se baseou no sistema de cor aditiva RGB para desenvolver um filtro que funcionasse em conjunto com os fotodetectores. Sua invenção foi tão bem sucedida que o filtro de Bayer logo se tornou o padrão de fato da indústria de câmeras digitais.

No entanto, como qualquer outro filtro, o filtro de Bayer reduz a intensidade da luz que chega ao sensor, o que aumenta o nível de ruído da imagem. O próprio Bayer reconhecia esse problema e, por essa razão, sua matriz segue a ordem RGGB (vermelho, verde, verde, azul). A presença de dois pixels verdes se deve ao fato de que a resolução do olho humano têm um pico no comprimento de onda que corresponde aos tons verdes. Não por acaso, Bayer relacionava os pixels verdes à luminância, enquanto o propósito dos vermelhos e azuis seria reproduzir a cor.

Existem alternativas à matriz de Bayer, é claro. Sem falar no Moto X e em alguns experimentos da Kodak e da Sony, a própria Fujifilm já foi bem sucedida com duas delas: o X-Trans (X-pro1) e o EXR (Finepix X10).  Ninguém, contudo, havia considerado alterar as dimensões dos pixels. Ainda não se sabe se a mudança de tamanho envolve apenas o filtro de cor ou se o substrato de silício que reage à luz também será organizado em uma grade desigual. De qualquer maneira, trata-se de uma modificação profunda nos processos de fabricação. Estou curioso para saber como a Fuji pretende organizar a produção de uma maneira economicamente viável.

Comparando com o Moto X, creio que o impacto da perda de informação de cor será mais ameno porque os pixels verdes também ganharam mais espaço. É possível que esse CMOS também seja ainda mais sensível à luz. A área menor dedicada ao vermelho e ao verde não me preocupa tanto. É bem provável que você nunca tenha percebido, mas há anos a codificação de fotos e vídeo utiliza uma técnica chamada chroma subsampling para economizar espaço. Em geral, mesmo nos filmes comerciais de melhor qualidade, a razão entre o grau de informação de cor e luz é 4:2:2 (um canal de luminância e dois canais de cor, também conhecido como Y’CbCr). Como a resolução vertical do olho também é menor que a resolução horizontal, esquemas de codificação que usam a razão 4:2:0 também são comuns.

Via Egami blog (japonês) e PetaPixel.