Câmera Digital 3D

plataforma-de-teste-para-chip-sensor-multiobturador.jpgFotos digitais tridimensionais bem mais precisas e ricas em dados como se fossem obtidas com 12.616 câmeras simultaneamente.

Quando se usa uma máquina fotográfica com uma única lente o resultado é uma fotografia bidimensional plana que pode ser vista na própria máquina ou mais tarde na tela de um computador. Se usássemos duas máquinas lado a lado para um mesmo foco, o resultado seria algo aproximado da idéia 3d. Mas ao invés de duas, se fossem milhares de lentes ao mesmo tempo para uma única foto, já pensou? Eis uma nova tecnologia que elimina imperfeições geradas em outras similares no mercado.

Se você gostou da idéia de transformar 2d em 3d publicada num outro post, ótimo! Sem dúvida, agora vai gostar ainda mais de saber que será possível ter em mãos uma máquina fotográfica que fará o papel de milhares delas ao mesmo tempo e obter fotos em 3d muito mais realistas.

Esta é mais uma iniciativa de pesquisadores da Standand University, EUA, no campo digital tridimensional. Outro trabalho recente, aqui publicado, foi o Make3D, ainda na sua fase experimental.philip-wong-abbas-el-gamal-and-keith-fife.jpg

À frente dessa tecnologia Standford estão os Professores Abbas El Gamal, como líder, e Philip Wong, ambos de engenharia elétrica, e Keith Fife, um jovem estudante diplomado.

A idéia é simples. É como se um sensor com vários obturadores captasse imagem em 2d através de cada lente juntamente com um “mapeamento eletrônico de dados bem mais detalhado” registrando as distâncias da câmera a cada objeto fotografado, um conjunto de informações potencialmente mais valioso, uma espécie de super-3d multicolor.plataforma-de-teste-para-chip-sensor-multiobturador.jpg

Na prática, isso foi possível graças ao encolhimento dos pixels no sensor para 0.7 microns, várias vezes menor que os pixels numa câmera digital padrão, tudo isso em torno de um “sensor de imagens tipo multiobturador”. Cada feixe de 256 pixels corresponde a uma lente minúscula em seu topo. É como se tivéssemos uma porção de câmeras acopladas em um único chip. Ou seja, equivale dizer que se o chip protótipo de 3 megapixels tivesse todas as suas microlentes alinhadas totalizariam 12.616 “câmeras”.

Essa combinação de fatores resulta em mais precisão. Assim, uma foto de um rosto seria bem mais exata levando-se em conta o reconhecimento da distância entre cada objeto como nariz, olhos, orelhas, queixo etc. Para fins de segurança, com essa tecnologia o reconhecimento facial seria facilitado.

Leque maior de opções

Daí surgem inúmeras possibilidades de uso: Imagens biológicas; impressão 3d; criação de objetos 3d; introdução de pessoas ao mundo virtual; construção civil, na apresentação de projetos de prédios em 3d. Mas também se adaptaria muito bem em robôs espaciais onde o homem tem certa dificuldade de acesso. Suas imagens tridimensionais dariam idéia exata de partes em reparo e possível solução de problemas de forma mais precisa. Para facilitar ainda mais a vida do usuário comum, tudo poderia vir junto com seu aparelho celular, o que é muito comum hoje em dia, só que agora com recurso tridimensional.

Quase tudo no mundo, de perto ou de longe, seria fotografado com essa tecnologia. Mas a partir daí seria possível “desfocar” partes da foto através de edição computadorizada.

Como funciona

Numa câmera digital comum a lente principal, também conhecida como objetiva, a imagem captada é focada diretamente no sensor de imagem da câmera que, logo, grava a foto. Por outro lado, a lente objetiva de uma câmera com multiobturador focaliza sua imagem cerca de 40 microns acima dos feixes de sensores de imagem. Como resultado, cada ponto na foto é captado por pelo menos 4 minicâmeras do chip, produzindo tomadas sobrepostas, cada uma de uma perspectiva ligeiramente diferente, assim como o olho esquerdo do ser humano enxerga coisas de modo diferente do olho direito.

O resultado é um mapeamento rico em dados bem detalhados não visível na fotografia em si mas eletronicamente armazenado para posterior manipulação gráfica como se fosse um modelo virtual da cena. Nesse sentido, é possível fazer coisas que seriam incapazes com imagem em 2d. Como exemplo, selecionar objetos a uma determinada distância e limpar todos os demais.

Em uso laboratorial, o sensor multivisor poderia ser usado sem lente objetiva posicionado bem próxima ao cérebro de um rato, por exemplo, através de uma sonda, e todas as lentes captariam fotos separadas para posterior análise da atividade neural.

Outras iniciativas

Observam-se várias tentativas de chegar a esse fim por diversos meios analíticos, alguns resultados inclusive já presentes no mercado. Uns utilizam software inteligente para analisar fotos 2d tentando vislumbrar margens, sombras ou diferenças de foco que pudessem deduzir as distâncias entre objetos. Outros já experimentam câmeras com múltiplas lentes ou prismas montados em frente a uma única objetiva. Há também tentativas com laser; posicionamento de várias fotos juntas tiradas de diferentes ângulos; ou ainda várias tomadas de uma câmera em movimento.

Vantagens

No entanto, El Gamal, Fife e Wong, acreditam que seu sensor multiobturador leva muitas vantagens estratégicas. É pequeno e não requer raios laser; sem manipulação de câmera volumosa; nada de calibração complexa ou de múltiplas fotos. Excelente qualidade cromática. Cada aglomerado de 256 pixels num feixe específico detecta a mesma cor. Numa câmera digital comum, os pixels vermelhos podem ser distribuídos próximo aos pixels verdes, caminhando para uma oscilação indesejável entre pixels que degrada a cor.

Outra vantagem está no tamanho do sensor com pixels ainda menores, coisa que uma digital comum não tem. Lentes objetivas estão próximas do limite ótico do menor ponto que elas podem processar. Usando um pixel menor que esse ponto não produzirá uma foto melhor. Agora com um sensor multidado, pixels menores produzem infomação ainda mais precisa.

Essa tecnologia também permite fotos gigantes possíveis com uma câmera gigapixel —algo na casa de 140 vezes o número de pixels que normalmente as de hoje têm, 7 megapixels. Os benefícios da tecnologia da Standford são diretos: Pixels menores significam que mais pixels podem ser aglomerados num único chip. Outra vantagem é que com bilhoes de pixels num só chip alguns tendem a falhar resultando em pontos falsos. Aí entra em ação a cópia das tomadas sobrepostas obtidas com o sensor multiobturador no momento que algum pixel falha.

Concretização

Agora tomam forma detalhes de fabricação das microlentes no chip da câmera. Acreditam os pesquisadores que o custo final do produto poderá ser menor que de câmeras digitais atuais pois a lente de uma câmera não será mais o item de suma importância. Fife acredita que podem reduzir a complexidade da lente objetiva adaptando semicondutores.

Petrosky

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