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Algumas semanas atrás, passei um período fascinante explorando a câmera plenóptica Lytro. A ideia de gravar as informações do campo de luz é certamente ousada, mas sua implementação prática não é radicalmente diferente do esquema das câmeras convencionais. Um novo protótipo da Bell Labs, no entanto, vai além e quebra com vários fundamentos da fotografia digital. Estamos falando de uma máquina sem lente que utiliza um sensor de 1 pixel. Como não há lente para ser focada, a imagem final sempre apresenta uma profundidade de campo infinita e as fotos podem ser gravadas mais rapidamente.

Essencialmente, a ideia consiste em realizar uma série de medições sucessivas sobre a luz que passa por um conjunto de aberturas sem a necessidade de concentrar os raios por meio de  uma lente. Para tanto, os cientistas da Bell Labs instalaram um sensor capaz de diferenciar luz vermelha, verde e azul atrás de uma tela LCD. A luz que passa (ou deixa de passar) através de cada unidade do cristal liquido fornece uma imagem parcial, na forma de 1 pixel, da cena total. A partir dessa amostra, a câmera pode deduzir como a cena é em sua totalidade. Ao manipular o LCD, os cientistas garantem que cada  medição realizada pelo sensor possa ter uma configuração diferente de aberturas. Em outras palavras, cada medição informa o sensor sobre uma parte da cena ao longo de um período de tempo,  de forma que o circuito pode inferir qual é a probabilidade de um determinado pixel apresentar uma ou outra cor.

Claro, como em qualquer operação de estatística, isso quer dizer que a fidelidade da imagem final em relação à cena retratada depende do tamanho da amostra e da complexidade da própria cena. É impossível, por exemplo, determinar as tendências políticas da população brasileira depois de entrevistar 10 pessoas. Similarmente, a câmera da Bell Labs precisa passar mais tempo "entrevistando” cada pixel da cena conforme essa se torna mais complexa por causa de elementos como cores variadas ou movimento. Por outro lado, ela captura apenas o mínimo necessário para construir a imagem, o que potencialmente diminui o tempo de processamento.

O protótipo da câmera utilizava um LCD de resolução 302 x 217 pixels. Ou seja, a máquina contava com 65,534 aberturas independentes, cada uma descrevendo um pixel. As imagens abaixo foram reconstruídas com medições de apenas 25% do número total de aberturas.

É óbvio que a câmera ainda é muito limitada em termos de qualidade de imagem. Outra questão a ser considerada é que os problemas com difração de luz se tornariam exponencialmente maiores se os cientistas tentassem aumentar o número e a densidade de pixels. No entanto, não é difícil imaginar aplicações para esse tipo de tecnologia em setores que precisam de eficiência máxima. Uma câmera IP, por exemplo, poderia se limitar a enviar apenas uma fração da cena vigiada para um computador remoto que se encarregaria do processamento de imagem. A profundidade de campo infinita também certamente seria útil nessa situação.

Leia aqui o artigo completo na biblioteca da Universidade de Cornell