Sensitometria 2

Fotografia
4 ECTS; 2º Ano, 2º Semestre, 30,0 TP + 5,0 OT

Docente(s)
- Rui Manuel Domingos Gonçalves

Pré-requisitos
Conhecimentos básicos de matemática.

Objetivos
Apreender os conceitos e as técnicas envolvidas na caracterização dos modernos materiais fotossensíveis, de modo a podermos melhorar e controlar os resultados na obtenção dos registos fotográficos digitais.

Programa
1-Efeito Fotoeléctrico.
Descoberta experimental do efeito fotoeléctrico. Explicação teórica do efeito fotoeléctrico. Descrição física da natureza dual da luz. Quantificação da radiação. Implementação tecnológica do efeito fotoeléctrico.
2-Detector digital.
Os primórdios e os primeiros sensores do estado sólido. O detector tipo CCD. Sensor linear. Caracterização e funcionamento do CCD: área física e elemento fotossensível (pixel), capacidade de armazenamento de electrões nos fotosensores, eficiência quântica, espectro de resposta e resposta linear à luz. Modos de leitura dos pixéis em sensores bidimensionais (matriciais). O sistema binário e a representação de números binários. Conversão entre o sistema decimal e o sistema binário. Operações aritméticas de números binários. Conversão do sinal analógico em digital: os conversores ADC (8, 12 e 16-bits), ruído de leitura. O ruído electrónico e térmico do chip CCD. Enviesamento (bias) e Corrente Negra (dark frame), modo de os obter e corrigir. Principais defeitos do chip CCD (CMOS): hot e cold pixeis, degradação com a idade. Defeitos como impressão digital do sensor. Mapa de luz uniforme (flat-field) para correcção de vignetting e calibração de resposta das nossas imagens ópticas, modo de o obter. Dinâmica real nas nossas imagens digitais. Tempo de leitura do sensor CCD e tamanho das imagens (files), junção de pixéis (binning) e formatos comprimidos e não comprimidos das imagens. O detector tipo CMOS; características comparativas em relação ao CCD e principais vantagens e desvantagens.
3-Actuais CCD/CMOS a cores.
O CCD/CMOS a cores. Modo de obter uma imagem de cor: multi-imagem em multi-sensor, multi-imagem em sensor multi-filtro, imagem em sensor tri-filtrado. Filtros (CFA ? Color Filter Array de Bayer) integrados no sensor; RGB ou complementar e suas variações. Técnicas e algoritmos de cálculo da cor digital. Os vários formatos dos pixéis, chip/sensor Mega-pixeis. Cor e resolução. Técnicas de redução de ruído. Estrutura das actuais máquinas digitais.
4-Performance Digital.
Actuais conversores analógico-digital (ADC), de 8, 10 e 12-bit. Contagem de pixéis nos CCD; pixéis usados para formar imagem, para correcções e interpolações. Factor de preenchimento e microlentes. Artefactos nas imagens digitais; blooming, aberração cromática, jaggies, maze e moiré, indefinição dos bordos, ruído e compressão jpeg. Redução de ruído na máquina digital, por elevado ISO e por longa integração. O formato RAW, TIFF e JPEG, compressão das imagens. Meios de registo; os actuais cartões de memória. Funções de interpolação de pixéis/de informação, sua aplicação no zoom digital. ?Erros e Mitos? comuns relacionados com a imagem/máquina digital.
5-Exemplos da Aplicação Científica da Imagem Digital.
Imagens de fontes extensas e de fontes pontuais. Imagem de superfícies planetárias. Fotometria e Astrometria de objecto estelares.

Metodologia de avaliação
Avaliação continua: duas frequências (50% cada). Uma prova escrita final para quem não obteve aprovação em avaliação continua.

Bibliografia
- Eggleston, J. (1990). Sensitometry for Photographers. New York: Focal Press
- Spencer, D. (1971). Applied Photography. New York: Focal Press Limited

Método de interação
Aulas teóricas em que se ministram os conceitos, princípios e conhecimentos relacionados com a luz e os modos de a registar com os modernos sensores. Testes e modos de funcionamento dos modernos sistemas digitais de captação de imagem.

Software utilizado nas aulas
Não aplicável