Aparelhos Eletrônicos

Curso de Fotografia Digital - Parte 3

Sistemas de gerenciamento de cor

Conforme as imagens passam da câmera digital ou de um scanner para as telas dos monitores, e depois para impressoras ou páginas da WEB, as cores mudam porque cada equipamento tem seu modo de apresentá-las. Desse modo, se você imprime uma página da Internet em sua impressora, perceberá que as cores aparecem bem diferentes olhando essa página na tela e observando o resultado da impressão no papel...

Para se conseguir cores mais consistentes em uma grande variedade de equipamentos, é preciso um sistema de gerenciamento de cores. As cores não coincidem (tela e folha impressa), por bons motivos. Vejamos o porque:

O monitor e a impressora usam sistemas diferentes de cores – RGB na tela e CMYK na página. RGB produz cores, não pigmentos ou tintas. CMYK (cores ciano, magenta, amarela e preta) produz cores combinando pigmentos ou tintas. E o processo de conversão de RGB para CMYK não é perfeito.

Como já salientei antes, fotógrafos experientes sabem que slides tem mais contraste e riqueza de cores do que as fotos impressas. Isso acontece porque os slides são vistos por luzes transmitidas, enquanto as fotos são vistas por luz refletida. O mesmo é verdadeiro para uma tela de monitor e uma imagem impressa.

Os monitores não precisam usar meio-tons para criar cores porque podem variar a intensidade da cor em cada pixel (a única impressora que consegue isso é a que utiliza um sistema chamado dye sub, ou sublimação).

Para conseguir imagens impressas mais próximas do resultado da tela, é preciso fazer testes, imprimindo uma foto e depois ajustando as cores na tela para se assemelharem à foto impressa (pelos ajustes de brilho e contraste). Mesmo assim isso pode ser muito complicado, principalmente se as tonalidades não conferirem (cada monitor funciona com sua própria temperatura de cor, o que gera tons mais azulados (frios) ou mais avermelhados (quentes). Para superar esses problemas, só utilizando-se um sistema de gerenciamento de cor, ou CMS.

Eu, particularmente, acerto a luminosidade e contraste de meu monitor aproveitando que o laboratório digital, para o qual envio minhas fotos, trabalha num determinado perfil de cor que é idêntico ao de minha câmera digital. Assim, tenho assegurado que tanto a câmera digital como o laboratório trabalham com as mesmas cores. A partir daí, pedi para o laboratório enviar uma imagem fotográfica de amostra (conhecida como target). Observando então a fotografia na tela e confrontando com a mesma imagem nas mãos, pude ir acertando brilho, contraste e tonalidades.

De qualquer modo, existem cores que nunca aparecem corretamente, do mesmo modo como dificilmente um laboratório de fotografia tradicional envia cópias idênticas de um mesmo negativo em datas diferentes... O jeito é o fotógrafo se conformar com as pequenas diferenças - afinal, desde que fotografia existe, esse problema nunca foi completamente solucionado.

Sistemas de gerenciamento de cor são projetados para manter as cores das imagens o mais consistentes possíveis entre os processos de escaneamento ou digitalização da imagem, apresentação na tela e impressão. Isto pode ser uma dor de cabeça para muita gente, e sem dúvida é o maior entrave ao uso da imagem digital por parte dos leigos. Nada pior que você olhar na tela uma linda foto colorida, e imprimi-la apenas para ver no papel uma foto que parece ter sido feita com um filtro cinza em frente à objetiva.

Um sistema de gerenciamento de cor adota um padrão independente em termos de cores como RGB ou CMYK. Existem muitos sistemas, mas os mais conhecidos são o Microsoft Image Color Management (ICM), para computadores PC, e o ColorSync para computadores Mac.

Cores Subtrativas

Voltando às cores no monitor e impressoras. Apesar da maioria das câmeras utilizar o sistema de cores aditivas RGB, algumas câmeras mais sofisticadas e todas as impressoras usam o sistema CMYK (de quatro cores). Este sistema, chamado de cores subtrativas, usa três cores primárias, Ciano, Magenta e Amarelo. Estas três cores são combinadas em quantidades iguais, e o resultado é um preto porque todas as cores são subtraídas. O sistema CMYK é largamente usado pela indústria de impressão, mas suas cores não podem ser perfeitamente transmitidas numa tela de monitor, pois precisam ser convertidas para RGB e acontece alguma perda na conversão.

Na saída da impressora, cada pixel é formado por pequenos pontos de ciano, magenta, amarelo e tinta preta. Quando esses pontos se sobrepõem, várias cores são formadas.

Dos Cinzas Nascem as Cores

Já os sensores de imagens das câmeras digitais, que trabalham com o modo de cores RGB, o mesmo dos monitores, gravam apenas em escala de cinzas – uma série de 256 tons de cinza que vai do branco puro ao preto puro. Basicamente, só capturam o brilho.

Como então os sensores capturam cores quando tudo o que fazem é gravar cinzas? A resposta está no uso de filtros azuis, verdes e vermelhos para separar as luzes refletidas de um objeto colorido. Existem alguns modos de se fazer isso:

• Três partes separadas do sensor de imagem podem ser usadas, cada uma com seu próprio filtro. Deste modo cada parte do sensor captura a imagem numa única cor.
• Três exposições separadas podem ser feitas, mudando o filtro a cada vez. Deste modo, as cores são “pintadas” no sensor.
• Filtros podem ser colocados em fotocélulas individuais para que cada uma capture uma das cores. Neste modo, 1/3 da foto é capturada em luz vermelha, outro 1/3 em azul e o 1/3 restante em verde.

Canal Azul (acima) Canal Verde (acima) Canal Vermelho (acima)

Quando três exposições separadas são feitas através de diferentes filtros, cada pixel no sensor grava uma cor específica na imagem e três diferentes arquivos são mesclados para gerar uma imagem colorida. De qualquer modo, quando três sensores separados são utilizados, ou quando diferentes filtros são colocados diretamente sobre as fotocélulas num sensor, a resolução ótica desse sensor é reduzida para 1/3. Isto porque cada uma das fotocélulas disponíveis grava apenas parte da imagem (no caso, uma única cor). Por exemplo, em alguns sensores com 1.2 milhões de fotocélulas, 400 mil utilizam filtros vermelhos, 400 mil filtros azuis e 400 mil filtros verdes.

Cada fotocélula armazena a cor capturada (pelo filtro) em valores de 8, 10 ou 12 bits. Para criar imagens completas coloridas de 24, 30 ou 36 bits, usa-se interpolação. Esta forma de interpolação utiliza as cores nos pixels vizinhos para calcular as duas cores que a fotocélula não gravou. Combinando essas cores interpoladas com a cor medida diretamente pela célula, a cor original do pixel é reconstituída (se o pixel é de um vermelho brilhante, e se os pixels azuis e verdes ao lado também são brilhantes, contabiliza-se um branco brilhante). Isto requer muito cálculo, pois exige comparações com os 8 pixels vizinhos de forma a esse processamento ter sucesso. Também resulta em mais informação na imagem, assim os arquivos ficam maiores.

Canais de Cores

Cada uma das cores de uma imagem podem ser controladas independentemente e isto é chamado canal de cor. Se um canal de 8 bits de cor é usado para cada cor num pixel – vermelho, azul e verde – as três cores combinadas somam 24 bits de cor. Na seqüência na página anterior, observamos três imagens de uma mesma foto, cada uma delas apresentada num único canal de cor (utilizei o Photoshop para este exemplo). Observe as diferenças, de como o computador trata cada um dos canais.

Quando se usa o recurso de interpolação para ampliar artificialmente uma imagem é preciso haver informação suficiente ao redor dos pixels para contribuir com a informação de cores, o que nem sempre é o caso. Sensores de imagens de baixa resolução tem um problema de cores irreais que ocorrem quando um ponto de luz na cena original é somente grande suficientemente para um ou dois pixels. Os pixels vizinhos não contém nenhuma informação de cor sobre o pixel, assim a cor naquele ponto pode aparecer sem qualquer ligação com a imagem que o cerca.

Armazenamento da imagem

Imagens digitais são armazenadas em arquivos de bitmaps – uma série de pixels individuais. Ao longo dos anos, grande número de diferentes formatos de arquivos de bitmap foi desenvolvido. Cada um tem suas características únicas que o tornam interessante para determinado uso. Entretanto, vários desses formatos também caíram em desuso ou são encontrados somente em circunstâncias especiais. Conforme novas necessidades surgem, como imagens para serem vistas na WEB, novos formatos de arquivos aparecem. De qualquer modo, todas as imagens (não-animadas) que se encontram na WEB ou em programas multimídia, bem como a maior parte das imagens que se vê impressas, foram criadas ou editadas no computador como digitais.

Imagens em bitmap (ou mapa de bits)

Imagens em bitmap são formadas por pixels e são definidas por suas dimensões (em pixels) bem como pelo número de cores incorporadas. Por exemplo, quando se amplia uma pequena área de uma imagem de 640 x 480 pixels, os pequenos pixels misturam-se a tons contínuos do mesmo modo que fotos ampliadas num jornal apresentam uma mistura de pontos indefinidos. Cada um dos pequenos pixels pode ter uma escala de cinza ou uma cor. Utilizando-se 24 bits de cor, cada pixel pode assumir qualquer uma das 16 milhões de cores possíveis. Todas as fotografias e pinturas digitais são em bitmaps, e qualquer tipo de imagem assim pode ser salva ou exportada. De fato, quando se imprime qualquer formato de imagem numa impressora laser ou jato de tinta, a imagem é primeiro convertida (rasterized) tanto pelo computador como pela impressora em bitmap, de tal modo que seja impresso em forma de pontos.

Bitmaps são amplamente usados mas sofrem de dois problemas inevitáveis:

• só podem ser impressos ou visualizados no tamanho determinado pelo número de pixels existentes na imagem. Imprimindo-se ou visualizando-se em outro tamanho pode resultar numa imagem com aberrações óticas.
• para manter a qualidade, o arquivo salvo deve ter informações precisas sobre cada pixel e cores. Desse modo, os arquivos gerados em bitmap serão muito grandes. Para diminuir este problema, alguns formatos gráficos, como GIF e JPEG foram criados para armazenar imagens num formato comprimido.

Formatos de imagens

Existem dois tipos de formato para imagens: os formatos próprios de softwares (padrões), e os formatos de aplicação geral para transferência entre diferentes mídias e até sistemas operacionais. Conforme novos programas surgem, os desenvolvedores tem apresentado a tendência de criar formatos próprios para suas aplicações, que só podem ser “lidos” pelos seus próprios softwares. Parte disso é em função de levar vantagem sobre a competição, e parte a necessidade de se projetar novos procedimentos e possibilidades. De qualquer modo, formatos próprios podem causar problemas quando se quer transferir as imagens para outros programas.

Como formatos próprios são limitados, os formatos para transferência são projetados para possibilitar que as imagens possam ser abertas por praticamente qualquer programa. Alguns se tornaram assim padrões – qualquer aplicativo pode abri-los e salvar imagens com sua extensão.

Compressão

Quando se digitaliza uma foto, o tamanho do arquivo é grande se comparado a outros arquivos de um computador. Uma imagem de baixa resolução em 640 x 480 pixels, por exemplo, pode ter até 307.200 pixels, o que resulta num tamanho de arquivo, sem compressão, de quase um megabyte. Portanto, a compressão de imagens é uma necessidade, ou o disco rígido do computador ficará lotado somente com as fotos.

Durante a compressão, a informação é duplicada e tudo o que não tiver valor é eliminado ou salvo de modo resumido, reduzindo o tamanho do arquivo. Quando a imagem é editada ou apresentada, o processo de compressão é revertido.

Existem dois modos de compressão – com ou sem perda – e a fotografia digital utiliza os dois modos.

A chamada lossless compression (menos perda) comprime uma imagem de tal modo que a qualidade é mantida. Embora pareça a ideal, não proporciona redução significativa do arquivo, que geralmente fica reduzido a um terço do tamanho original. O padrão mais utilizado é o LZW (Lempel-Ziv-Welch), que tanto em arquivos GIF como TIFF produz compressão de 50 a 90%.

A maioria das câmeras digitais utiliza o sistema de compressão com perda, já que o espaço para armazenagem de imagens é extremamente complicado e caro (falaremos dos cartões adiante) e, em geral, a qualidade é mantida por meio do JPEG em qualidade máxima de compressão. O formato descarta informações não importantes da imagem. Por exemplo, se grandes áreas do céu são azuis, só o valor de um pixel precisa ser salvo – quando a imagem é aberta, aquele valor é aplicado para todo o conjunto (por isso os tamanhos de arquivos comprimidos variam muito, pois dependem de quanta informação de cor existe na imagem).

Contudo, como a qualidade é afetada pelo grau de compressão, para o usuário mais exigente e para profissionais, as câmeras mais avançadas permitem que se opte pela imagem em TIFF (o que obriga a um cartão de memória de grande capacidade).

Formatos para câmera digital

Praticamente todas as câmeras digitais salvam as fotos no formato JPEG, embora algumas poucas (as mais sofisticadas) também o façam em TIFF. Algumas ainda salvam no modo original em que capturam a imagem, também conhecido como formato RAW (palavra que significa cru, natural, matéria-prima). Vejamos as principais características de cada um desses formatos.

JPEG

O formato JPEG (Joint Photographic Experts Group), que os americanos pronunciam “jay-peg”, e no Brasil “jota-peg”, é um dos mais populares, principalmente para fotos na Web. Ele tem duas características importantes:

A primeira é que o JPEG utiliza um esquema de compressão que sofre perdas, mas o grau de compressão (e conseqüente perda de qualidade) pode ser ajustado. Em resumo, muita compressão, muita perda, pouca compressão, pouca perda.

A segunda é que este formato suporta 24 bits de cores. Já o formato GIF, o outro tipo de arquivo muito utilizado na Internet suporta apenas 8 bits.

Um detalhe importante é que se uma foto em JPEG for aberta e depois salva novamente, cada vez que é salva torna a ser comprimida, o que gera mais perda. Portanto, a perda de qualidade é acumulativa. Para evitar que uma imagem vá se deteriorando, deve-se abri-la e tornar a salvá-la o menos possível. Uma recomendação quando se trabalha com imagens em JPEG é salvar um original em TIFF (formato sem compressão como veremos adiante), e sempre que for necessário trabalhar nesse formato, para somente no momento de enviar a foto ou disponibilizá-la por outros meios (como a WEB) gravar a imagem em JPEG.

Em termos práticos, quando se utiliza o formato JPEG, que é praticamente o padrão utilizado pelas câmeras digitais por causa do problema de falta de espaço para armazenamento de arquivos, na primeira vez em que o arquivo é aberto a perda é quase imperceptível em relação a uma mesma foto salva sem compressão. Contudo, se a mesma imagem for sendo editada, aberta e novamente salva, consecutivamente, vai chegar um momento em que a perda será notável.

O formato de imagem JPEG pouco tem mudado desde que surgiu. Contudo, recentemente se trabalhou num novo projeto de formato JPEG pelo Digital Imaging Group (DIG).O novo formato JPEG tem 20% a mais de compressão com menos perda de qualidade, ou seja, ficou ainda melhor. Contudo, ainda não está sendo utilizado pelos softwares mais importantes. Sua extensão pode ser J2K ou JP2.

TIFF

O formato TIFF (Tag Image File Format), foi originalmente desenvolvido para salvar imagens capturadas por scanners e para uso em programas editores de imagens. Este formato, sem compressão e sem perda de qualidade, é largamente aceito e praticamente reconhecido por qualquer software e sistema operacional, impressoras, etc. Além disso, é o formato preferido para aplicações em editoração eletrônica. O TIFF também é um modo de cores de 24 bits.

CCD RAW

Quando um sensor de imagem captura informação que gera uma imagem, algumas câmeras digitais permitem que se salve um arquivo não processado, ainda “cru” (por isso é chamado RAW). Este formato contém tudo o que a câmera digitalizou. O motivo para seu uso é livrar o processador da câmera digital da tarefa de realizar os cálculos necessários para otimização da imagem digital, possibilitando que isso seja feito no computador. Uma imagem em RAW terá, depois de aberta no computador e otimizada, de ser salva num formato qualquer para ser utilizada.

 Uma vantagem desse formato é gerar um arquivo menor do que no formato TIFF (pelo menos 60%). Como um computador terá muito mais capacidade de processamento que a câmera, a imagem final também terá melhor qualidade do que se for diretamente salva pela própria câmera em formatos JPEG ou TIFF. Contudo, vale notar que o usuário deverá ter domínio de técnicas de otimização de imagem para poder aproveitar este formato.

Aqui uma observação importante: de qualquer modo, utilize a câmera que for, o fotógrafo mais exigente terá que aprender a conviver com softwares editores de imagens de modo a corrigir pequenos problemas de processamento incorreto gerado no arquivo da imagem pela câmera digital - os processadores desta sempre serão mais limitados do que os dos computadores, e assim, a imagem sempre terá algum trabalho a ser feito. O básico sobre o que fazer e como fazer veremos adiante.

GIFs (.GIF)

O formato GIF (Graphics Interchange Format) é amplamente usado na Internet, mas principalmente para artes e desenhos, não para fotografias. Este formato armazena apenas 256 cores numa tabela chamada “palette”. Contudo, em termos de fotografia, podemos deixá-lo de lado a não ser que se pretenda exibir uma animação – no caso, o GIF funciona bem para isso.

Mais como curiosidade, existem duas versões do GIF na Web; o original GIF 87a e uma nova versão mais nova, a 89a. Ambas utilizam um processo chamado interlacing (entrelaçado) – as imagens são armazenadas em quatro passadas ao invés de uma, como na versão antiga. Assim, quando a imagem é exibida num browser, vai surgindo uma linha por vez. Outra característica importante é que o fundo pode ser transparente, para isso é preciso especificar que cor da tabela será assim considerada; quando o browser abrir a imagem, substituirá a cor selecionada como transparente pelo que estiver sendo apresentado na janela do browser sob a imagem.

Quanto à animação, uma imagem em GIF consegue simular um pequeno filme, o que pode tornar interessante para uso com fotos. Só que a resolução tem que ser baixíssima, e a qualidade muito ruim, já que apenas 256 cores serão apresentadas (ou até menos). Caso contrário, será muito demorado de carregar a imagem e o visitante pode se desinteressar.

Cartões de memória

Muito bem, agora que já se tem uma idéia de como uma máquina fotográfica digital captura e salva a imagem, vamos tocar num ponto muito importante: o armazenamento das fotos.

Gravar as fotografias (como arquivos de imagem) é uma das tarefas mais difíceis e (ainda) limitantes para um equipamento digital. O problema é que fotografias em alta resolução, com qualidade para ser impressa em tamanhos razoáveis, formam arquivos muito grandes.

Este é, de fato, ainda um dos fatores não resolvidos da fotografia digital. Para se ter melhor idéia, vamos relacionar formatos de arquivos, resoluções de fotos e tamanhos estimados de arquivos:

Como se observa pela tabela acima, para se tirar 36 fotografias no formato TIFF em alta resolução (o que corresponderia a quantidade de fotos de um filme tradicional) seriam necessários nada mais nada menos que 324 MB de espaço num cartão de memória. Sim, já existem cartões dessas dimensões, mas ainda custam muito caro. Para baratear custos, os fabricantes costumam entregar, junto com a câmera, cartões digitais de 8 ou 16 MB de capacidade. Muito pouco, como se percebe, quando se fala em altas resoluções.  Contudo, quando a idéia são fotos para a Internet, tipo 640 x 480 pixels (que representam arquivos por volta de 10 kbs), pode-se tirar centenas de fotos num cartão de memória de 8 MB.