BRASÍLIA À NOITE

IMAGENS ALÉM DA VISÃO HUMANA

Supercâmeras: imagens além da visão humana

Descubra como funcionam as câmeras de alta velocidade que permitem visualizar detalhes impressionantes que, de outra forma, passariam em branco.

• Felipe Gugelmin

Fonte da imagem: ScienceMedia

Durante uma corrida de Fórmula 1, acontece um grave acidente em que dois carros colidiram e saíram voando em direção aos pneus de proteção. Tudo isso em poucos segundos, impedindo que qualquer um saiba ao certo o que aconteceu na hora. Porém, em instantes as câmeras da televisão passam um replay detalhado do acontecimento em câmera lenta, em que é possível observar pequenos detalhes como parafusos voando e partes do veículo se desmontando.

Provavelmente você já testemunhou alguma imagem do tipo, seja na Fórmula 1, no futebol ou em documentários televisivos que mostram em câmera lenta detalhes mínimos da corrida de um animal. Tudo isso só é possível devido à utilização de equipamentos de alta velocidade, que capturam milhares (ou até mesmo milhões) de quadros por segundo, permitindo visualizar uma quantidade impressionante de detalhes que passam em branco quando observados pelo olho humano.

É até estranho chamar essas câmeras capazes de gravar movimentos extremamente lentos de câmeras de alta velocidade. Porém, isso se explica pela quantidade impressionante de quadros que capturam, tudo isso em intervalos de tempo muito curtos – certos equipamentos conseguem transformar um segundo de tempo em cerca de 10 minutos de filmagem.

Neste artigo, explicamos como funcionam essas supercâmeras, exemplificamos seu uso e apresentamos alguns dos equipamentos mais avançados (e caros) disponíveis no mercado.

Como funcionam

Uma câmera de filmagem tradicional captura imagens com frequência que varia entre 24 a 29,97 quadros por segundo, dependendo do padrão utilizado, suficiente para criar a ilusão de movimento vista na tela. Já câmeras de alta de velocidade costumam registrar imagens com frequências que chegam a um quarto de milhão de quadros por segundo, podendo até mesmo ultrapassar este valor.

Embora o olho humano consiga adaptar-se a diferentes quantidades de quadros por segundo, o número de quadros capturados por uma supercâmera ultrapassa muito o valor máximo que nossa biologia permite visualizar. Dessa forma, é necessário o auxílio de aparelhos especiais que exibem os filmes capturados em câmera lenta, permitindo a visualização de detalhes que normalmente passariam batidos.

Ao contrário das câmeras comuns que utilizam um obturador em sua estrutura para capturar as imagens, as supercâmeras utilizam um prisma ou espelho rotatório para permitir a filmagem em altas velocidades.

Câmeras que utilizam o obturador possuem um processo mais lento, em que é necessário mover o filme, fixa-lo, capturar a imagem e depois utilizar uma garra para trocá-lo pela próxima parte. Este processo se torna bastante difícil em altas velocidades, limitando a quantidade de quadros capturados e gerando o risco de destruir todo o rolo de filme em casos de acidentes.

Um problema comum enfrentado por quem deseja utilizar câmeras de alta velocidade é a necessidade de uma boa quantidade de luz para a realização das filmagens. Muitas vezes isso significa a destruição do objeto que se deseja filmar, devido ao aquecimento excessivo provocado pelos aparelhos de iluminação.

O foco atual da indústria das supercâmeras é o meio digital, que acaba com os problemas de destruição de filmes e permite a captura de ainda mais quadros por segundo. Seja utilizando sensores de imagens CMOS ou dispositivos CCD, os avanços na área acontecem de maneira constante.

Para quem são feitas

Ao contrário das câmeras tradicionais, os equipamentos ultrarrápidos são utilizados principalmente para pesquisa científica, estudos militares e avaliação de impactos na indústria automobilística. Alguns programas de televisão também utilizam equipamentos semelhantes com os mais diferentes propósitos.

A série Caçadores de Mitos, da Discovery, utiliza constantemente equipamentos do tipo, seja para mostrar o que acontece durante impactos entre dois objetos ou até mesmo para efeito dramático durante explosões e outros acontecimentos. Programas esportivos também abusam da tecnologia na hora de mostrar replays, permitindo que o telespectador tenha uma visão diferente dos acontecimentos.

O futebol talvez seja o exemplo de onde a tecnologia é mais empregada durante a programação televisiva. As filmagens em alta velocidade são utilizadas para repetir jogadas, mostrar reações dos jogadores e rever lances curiosos que passaram em branco. Com a Copa de 2014 se aproximando, o Brasil deve testemunhar um crescimento no número de dispositivos do tipo empregados no país.

Quem realmente se beneficia com o uso das supercâmeras são as indústrias que precisam de dados precisos sobre eventos que envolvem algum tipo de impacto. A indústria automobilística, por exemplo, observa a forma com que o motorista de um veículo seria atirado em caso de acidentes para desenvolver novos métodos de segurança e até mesmo modificar o design de seus veículos para torná-los mais seguros em casos de acidente.

Já a indústria militar utiliza a tecnologia tanto para determinar a forma como seus armamentos vão agir (a bomba atômica, por exemplo, teve parte de seus efeitos determinados pela técnica) quanto para desenvolver melhores métodos de proteção. Ao determinar a forma como uma bala atinge a blindagem de um tanque, por exemplo, pode-se determinar a melhor forma de encaixar as partes que constituem a proteção externa do veículo.

A câmera mais veloz do mundo

Com capacidade de capturar 200 milhões de quadros por segundo, a supercâmera mais veloz do mundo foi desenvolvida pelo professor Arun Shukla da Universidade de Rhode Island. O equipamento é utilizado principalmente para estudar como as coisas se quebram, com foco no desenvolvimento militar de coletes de proteção mais resistentes.

Com custo aproximado de US$ 457 mil (o equipamento foi financiado pela Fundação Nacional da Ciência norte-americana), a câmera é utilizada em cerca de oito experimentos diários. Antes dela, o professor utilizava um equipamento construído por ele próprio capaz de tirar 800 mil quadros por segundo – o principal problema era o consumo de energia que ficava na casa dos 30 mil volts, fator que atrasava a realização dos testes desejados.

Exemplos de supercâmeras

Agora que você já ficou sabendo como funcionam as câmeras ultrarrápidas, selecionamos alguns exemplos destes equipamentos. Abaixo você pode conferir três modelos, que variam tanto na capacidade de captura de imagens quanto no preço.

Typhoon HD 4

Fonte da imagem: ScienceMedia

Desenvolvida especialmente para a captura de imagens subaquáticas, a Typhoon 4 possui um sensor CMOS com ISO de alta sensibilidade. Em filmagens em alta resolução, a câmera é capaz de capturar até mil quadros por segundo, permitindo a visualização de imagens que normalmente seriam imperceptíveis ao olho humano.

A capacidade de armazenamento do aparelho é de 4GB, suficiente para a captura de 3,5 segundos em alta definição, ou cerca de 7 segundos em 720p. O preço, nada convidativo, fica na casa dos US$ 100 mil.

Phantom Miro 3

Desenvolvida com foco na indústria automotiva, a Phantom Miro 3 surpreende pela resistência, sendo capaz de resistir a pressões semelhantes à de 100 atmosferas. A câmera consegue capturar cerca de 1200 quadros por segundo na resolução 800x600, chegando a ultrapassar os 110 mil quadros por segundo na resolução 32x16.

Fonte da imagem: Vision Research

A sensibilidade máxima com ISO 4800 impressiona e é garantia de que não haverá problemas de iluminação na captura das imagens. Já o preço é um segredo restrito às indústrias interessadas em sua compra.

i-Speed 3

Fonte da imagem: Olympus

Com capacidade de gravar filmes em até 150 mil quadros por segundo, a i-Speed 3 permite o uso de filmagens com múltiplos equipamentos sincronizados, além de diversas opções para manipulação da imagem diretamente na câmera. Para guardar as gravações, o equipamento está disponível em modelos com 4 GB, 8 GB e 16 GB. Assim como a Phantom Miro 3, o preço é informação restrita a compradores interessados.

Onde posso comprar uma?

Quem gostou das características das câmeras aqui apresentadas vai ficar decepcionado ao saber que a maioria delas possui preços bastante elevados, até mesmo para o padrão de estúdios profissionais. Em geral, estes equipamentos estão disponíveis somente mediante aluguel através de companhias especializadas, modelo que é seguido no Brasil.

Como exigem o emprego de tecnologias que ainda são muito caras para desenvolver, é bastante improvável que características dos equipamentos de alta velocidade invadam dispositivos para uso pessoal. Assim, infelizmente, tudo indica que a maioria das pessoas só terá contato com esta tecnologia através de seus resultados, seja através de documentários ou da exibição de experimentos científicos.

Leia mais no Baixaki: http://www.baixaki.com.br/tecnologia/6863-supercameras-imagens-alem-da-visao-humana.htm#ixzz1CYYUysy2

FOTOGRAFIA EM ALTA VELOCIDADE

Paulino A. R. Filho

O espírito da fotografia está em capturar o momento. A vida pode mover-se rápido às vezes - passando em um borrão - e nós aproveitamos a possibilidade de congelar memórias e guardá-las para reminiscências futuras. Mas e os momentos no tempo que passam tão rápido que não conseguimos gravar? Momentos que nós não podemos eternizar com fotos usando uma câmera point-and-shoot comum ou mesmo ver a olho nu? Se você já tentou tirar uma foto de uma bala zunindo, provavelmente não conseguiu nada além do segundo plano. De modo similar, se você quisesse usar sua câmera digital para capturar o bater das asas de um beija-flor, as asas do pássaro pareceriam um grande borrão triangular na sua fotografia. Apesar disso, pessoas tiraram fotos de uma bala saindo de uma maçã, com o núcleo da maçã começando a explodir e a bala aparecendo tão nítida que é como se você a estivesse segurando. Revistas de natureza frequentemente destacam fotografias de pássaros congelados no ar, e você pode contar o número de penas em suas asas. Há também numerosas fotos de bolhas d'água estourando, taças de vinho se fragmentando e gotas d'água atingindo a superfície - coisas que você não poderia ver não importa o quanto você se esforçasse. Como eles fazem isso? A arte da fotografia de alta velocidade grava esses tipos de objetos de movimento rápido, documentando coisas que normalmente são invisíveis ao olho humano. Cientistas usam a fotografia de alta velocidade para estudar o movimento físico, medindo fenômenos como tensão da superfície e efeitos gravitacionais. As forças armadas tiram fotos de alta velocidade para analisar a eficácia de mísseis e foguetes, e é até possível gravar o que está acontecendo bem no núcleo das explosões nucleares. Fotógrafos esportivos também usam a fotografia de alta velocidade para pegar eventos esportivos de movimento rápido, como a Nascar e a F-1, as corridas de bicicleta e os páreos no jóquei. A fotografia de alta velocidade também tem seus méritos artísticos, já que as galerias e revistas de arte sempre exibem fotos de alta velocidade impressionantes. As pessoas que tiram fotos de ação em alta velocidade podem ver algo que ninguém viu antes. Então, como alguém tira uma foto de uma bala em movimento? Que tipo de câmera é preciso para tirar fotografias de alta velocidade? É fácil fazer ou precisa de muita prática e equipamento caro?  Fotografia de alta velocidade: Duração do flash, velocidades de obturador e exposição   Para entender a fotografia de alta velocidade, precisamos olhar para o seu oposto: a fotografia de longa exposição ou de exposição estendida. Essa técnica envolve expor o filme em uma câmera por longos períodos de tempo - algo entre um oitavo de segundo a vários minutos. © Hedda Gjerpen / iStockphoto Uma longa exposição do Coliseo, em Roma Cenas de tráfego pesado nas cidades entre o crepúsculo e o amanhecer são o tipo de foto que você geralmente verá em uma fotografia de longa exposição - um em que as luzes dos faróis dos carros não são pontos de luz, mas longas faixas de luz que atravessam a foto, misturando-se umas às outras. Isso ocorre porque a luz do farol de um carro na verdade pinta ao longo do quadro da foto e é exposta no filme por uma longa duração. Justin Sneddon/Dreamstime.com Balão de água no exato momento em que ele explode Se você fosse fosse tirar uma foto de algo como uma bala usando o mesmo método de longa exposição, você mal veria uma fina faixa atravessando o frame da imagem. Como a imagem de uma bala cruzaria a lente da câmera numa fração de segundos, muita luz capturaria o caminho todo da bala de um lado a outro da foto. O sucesso da fotografia de alta velocidade depende enormemente de quão rápido o filme é exposto à luz. Contudo, a fotografia de alta velocidade se baseia em unidades de flash para tirar fotos, usando durações de flash extremamente curtas - quanto mais curta a explosão da luz, melhor. Por causa disso, muitos objetos em alta velocidade são fotografados na completa escuridão. Neste caso, o obturador da câmera é simplesmente deixado aberto enquanto a tomada é feita; se não houver luz na sala, o filme não ficará exposto. Uma vez que o objeto passa pelo frame, a unidade de flash libera uma explosão de luz, e aquele momento é a única coisa que consegue ser pintada no filme. Durações de flash adequadas podem ser tão curtas quanto 30 microssegundos, ou 0,00003 segundos. Fotógrafos tirando cenas da natureza ou de eventos esportivos que ocorrem ao ar livre obviamente não podem manter tudo na completa escuridão. Neste caso, os fotógrafos se baseiam em velocidades de obturador extremamente rápidas. Enquanto a fotografia regular tiradas na luz do sol podem funcionar com velocidades de obturador que são 1/125 de um segundo, velocidades do obturador para fotografia de alta velocidade são muitos mais rápidas - algo perto de 1/8000 de segundo.      Fotografia de alta velociadade: Detecção, sincronização e imagem Para conseguir aquela imagem perfeita e nítida de um momento congelado no tempo, três fatores importantes precisam trabalhar juntos para produzir uma fotografia de alta velocidade: Detecção Sincronização Criação da imagem Como as ações sendo gravadas acontecem muito rápido para o olho ver, objetos de movimento rápido e às vezes imprevisíveis precisam ser detectados remotamente. Essencialmente, isso quer dizer que o objeto da foto deixa a câmera saber quando apertar o botão da máquina. Ao anexar eletronicamente uma variedade de gatilhos (som, vibração, contato ou interrupção de luz) à unidade de flash, o objeto em alta velocidade pode dizer ao flash quase que instantaneamente quando liberar a explosão de luz. © Doug Von Gausig / iStockphoto O som do disparo da bala desta foto foi o gatilho para o flash, não o fotógrafo Gatilhos de som são comumente usados na fotografia de alta velocidade, principalmente porque são fáceis de fazer e usar. Há essencialmente três partes de um gatilho de som: o microfone, o amplificador e o controlador de fluxo de corrente elétrica chamado retificador controlado de silício (SCR). Em vez de usar um microfone comum do tipo que você vê no palco do teatro, fotógrafos podem usar uma película piezelétrica, uma película sensível à pressão que reage ao som, como o estouro de um balão, vidro quebrado e palmas. O som capturado pela película piezelétrica é amplificado pelo amplificador, que envia uma corrente elétrica ao SRC. O SRC, conectado à unidade de flash por um cátodo e um ânodo, atua como uma chave para a explosão de luz ao causar um curto circuito no flash. Se o objeto for fotografado em uma sala completamente escura, o obturador da câmera pode permanecer aberto sem expor o filme. Se o fotógrafo estiver ao ar livre e baseando-se no obturador de alta velocidade, o tempo da tomada também é muito importante, claro. A câmera deve estar sincronizada para tirar a foto no momento exato em que o objeto cruza o frame. Isso envolve conhecer o tempo de atraso do movimento do objeto e a quantidade de tempo que sua câmera exige para tirar uma fotografia. A criação de imagem é simplesmente o processo de pintar uma imagem na película do filme. Às vezes o tipo de filme que o fotógrafo usa pode afetar o resultado da fotografia de alta velocidade. Os fotógrafos de alta velocidade levam em conta a velocidade do filme, ou a sensibilidade do filme à luz. As medições da velocidade de filme são comumente chamdas de ISO (International Organization for Standardization) ou ASA, e quanto mais baixa a ISO, mais tempo a luz leva para expor o filme. Um filme com velocidade de ISO 800, por exemplo, é mais rápido e mais sensível à lz do que um de velocidade ISO 100. Como os fotógrafos de alta velocidade usam baixos níveis de luz, eles geralmente usam velocidades mais rápidas para compensar as explosões curtas de luz usadas. Trout55 / iStockphoto Capturar a gota perfeita, no momento exato, pode exigir centenas de tomadas e muitas horas de dedicação Mesmo com uma preparação muito precisa, os fotógrafos de alta velocidade se baseiam na sorte tanto quanto na organização apurada para conseguir "a" foto. Capturar uma gota d'água de forma perfeita pode exigir mais de uma centena de tomadas e várias horas meticulosas. Para alguns, contudo, a possibilidade de parar o tempo e ver algo que ninguém nunca viu antes compensa o tempo investido. Abaixo, listei fotos de 6 (seis) fotógrafos extremamente talentosos que usam a arte da Fotografia de Alta Velocidade. O Fotógrafo Stefan usa as fotografias de alta velocidade e combina a sofisticação da arte e da diversão de assistir coisas explodir. As imagens resultantes não são apenas belas, mas fascinantes, para não falar um pouco perigosas. As esculturas de líquido de Martin Waugh são incrivelmente complexas e muitas vezes envolvem formas surpreendentes. Embora admita que líquidos são de difícil controle, Martin Waugh parece ter um talento especial para captar o momento perfeito. Suas imagens são criadas com a fotografia com flash de alta velocidade, não alteradas em Photoshop. A combinação de movimentos, cores e formas orgânicas faz dessas imagens inesquecíveis. Martin Waugh gentilmente compartilha suas técnicas em seu blog , e ele também vende gravuras de sua obra. As Imagens a seguir são de Peter Wienerroither de lâmpadas quebrando e queimando, mostram quantos detalhes podem ser capturados com fotografia de alta velocidade. Cada minúsculo pedaço de vidro é iluminado e congelado no ar - e você quase pode ouvir o som de vidro quebrando. (risos) A fotografia de alta velocidade de Boris Bos utiliza a combinação simples, mas elegante, de maçãs e água. O momento do impacto é capturado, com cada gota de água, tendo em sua própria forma graciosa como saltos no ar. Jasper Nance é, sem dúvida, um dos melhores fotógrafos de alta velocidade, sempre usa uma arma de fogo. Suas imagens criativas e inovadoras são captadas com um flash de alta velocidade caseiro, que é em si uma obra de arte. Muitas de suas fotografias envolvem itens que estão sendo filmados com vários tipos de armas, em seguida, ela capta as explosões resultantes, Splatters. Suas fotos parecem de investigação ou experimentação científica, mas Jasper o faz para arte e diversão. O Fotógrafo Hannoc explora o que acontece com balões quando são perfurados, ou levam um tiro. O Congelamento do momento exato da quebra fornece um retrato fascinante do balão literalmente descascando, afastando-se de seu conteúdo, que por fração de segundo que permanece em vigor. Johnny Chung Lee é um fotógrafo fenomenal. Demonstra seu amor pela arte através de mostras de fotografia em cada imagem que ele produz, se é um retrato, uma natureza morta, ou uma garrafa de cerveja explodindo. Estas imagens de alta velocidade maravilhos mostram a habilidade de Johnny Chung Lee, enquanto todas as fotos em seu site provam a sua versatilidade. Em breve estarei postando a terceira técnica: Motion Blur e Time-Elapse, que, ao contrário desta, trabalha a longa exposição nas fotografias. Peço desculpas pela enorme demora na atualização. Fontes: HowStuffWorks & WebUrbanist. Divulgue!