Você já ouviu falar sobre ele inúmeras vezes e provavelmente tem uma câmera de vídeo ou uma máquina fotográfica digital que o utiliza para registrar as imagens

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Você já ouviu falar sobre ele inúmeras vezes e provavelmente tem uma câmera de vídeo 
ou uma máquina fotográfica digital que o utiliza para registrar as imagens: o CCD. 
Vamos efetuar aqui um passeio por esse engenhoso dispositivo criado pela eletrônica, 
que revolucionou a captação do vídeo e mais recentemente, da fotografia. 
Para isso, vamos precisar de uma calculadora eletrônica.... e antes que você diga que a 
única coisa que você não gostaria de fazer agora é contabilizar quanto vai custar a sua 
próxima produção, fique sabendo que a calculadora não será utilizada para fazer contas. 
Na verdade, você vai sair em busca daquele tipo de calculadora que funciona com 
energia solar, ou seja, que pode funcionar sem pilhas ou baterias. E vai reparar que ao 
lado do display onde são mostrados os números, existem algumas janelinhas escuras, 
uma ao lado da outra. O que são essas janelinhas? São foto-células, o princípio do 
funcionamento do CCD. 
O CCD é um minúsculo painel (um dos tipos mais comuns de CCD tem 1/3 pol. de 
medida na diagonal, ou seja, apenas 6,7 mm) composto por milhares de pontos sensíveis 
à luz. Cada um destes pontos é uma miniatura da foto-célula utilizada pelas 
calculadoras. Neste tipo de calculadora, a eletricidade é gerada pelas foto-células, que 
convertem luz em energia. No painel do CCD existem portanto milhares de minúsculas 
foto-células gerando cargas elétricas, que são descarregadas uma a uma, em sequência, 
no processo de leitura descrito adiante. Essas cargas formam uma "fila" na saída do 
painel, acopladas umas às outras como os vagões de um trem, daí a origem do nome 
"CCD": Charge Coupled Device (dispositivo de cargas acopladas). 
Inventado nos anos 70, o CCD substituiu os antigos e desajeitados tubos que eram 
utilizados até então dentro das câmeras de vídeo, denominados Vidicon. O CCD é o 
chip sensor responsável por registrar a imagem 'vista' por uma câmera de vídeo: as 
lentes da câmera projetam sobre sua superfície a imagem, que é convertida em impulsos 
elétricos gerando assim o sinal de vídeo. 
Quanto mais luz incide sobre o CCD, mais energia é gerada: a intensidade de corrente 
criada é proporcional à intensidade da luz. Agora pense em uma paisagem qualquer e 
veja que uma imagem fotográfica é formada por distintas áreas, claras e escuras; ao ser 
projetada sobre o CCD, fará com que alguns pontos recebam mais luz, outros menos, 
outros quase nenhuma, de acordo com o desenho da imagem. Imagine agora que em um 
dado instante, cada ponto do CCD (ou seja, cada micro foto-célula) tenha a intensidade 
da corrente que ele está gerando medida e anotada em algum lugar. Imagine agora um 
dispositivo em forma de painel, composto por vários pontos que, recebendo 
determinada intensidade de corrente, brilhem de acordo com esta intensidade. Será 
possível então reproduzir nesse painel, ponto por ponto, a imagem registrada no CCD. 
Este dispositivo é a tela de um aparelho de TV e o processo de anotar (armazenar) e 
posteriormente reproduzir as intensidades de corrente é o processo de gravação e 
reprodução em uma fita de vídeo. Percebeu como, a grosso modo, um é o inverso do 
outro? 
Porém em vídeo, como as imagens estão em movimento, não basta registrar estas 
intensidades de corrente em determinado instante e sim a todo (ou quase todo) instante. 
Para tanto, um circuito eletrônico 'varre' periodicamente o CCD, percorrendo-o e 
'anotando' em cada ponto do mesmo (micro foto-célula) qual a intensidade da corrente 
naquele momento. O CCD é lido em linhas horizontais, da esquerda para a direita e de 
cima para baixo. 
À medida que esta varredura é feita, uma sequência imensa de valores diferentes de 
intensidade de corrente é produzida pelo circuito leitor do CCD (o "trem" de cargas 
acopladas descrito acima); para registrar esta sequência de cargas, uma fita magnética 
passa em velocidade constante sobre um dispositivo de gravação (cabeça de vídeo). Um 
processo eletrônico transforma variações de intensidade de corrente (os diferentes 
valores das cargas) em variações equivalentes de campo magnético, magnetizando a 
fita. Pronto ! Aí está, registrada na fita, a imagem projetada no CCD. 
O processo inverso irá reproduzir esta imagem registrada na fita: ao ser a mesma 
movimentada na mesma velocidade sobre um dispositivo leitor de gravação (cabeça de 
vídeo) as variações de intensidade de campo magnético serão convertidas pelo circuito 
eletrônico em variações de intensidade de corrente. Um canhão de elétrons percorrerá, 
também em linhas horizontais da esquerda para a direita e de cima para baixo, uma 
trajetória emitindo mais ou menos elétrons (conforme a intensidade da corrente 'lida' na 
fita) em direção a parte interna do tubo de imagem da TV que, revestido de uma 
substância capaz de emitir mais ou menos luz conforme receba mais ou menos elétrons, 
formará na tela a mesma imagem registrada pelo CCD. 
Você já viu aqueles mosaicos de pastilhas coloridas em que o artista forma com as 
mesmas uma imagem perfeita quando observada à distância? Então, cada um dos pontos 
sensíveis à luz no CCD assemelha-se a uma pastilha do mosaico: imagine pastilhas de 
mesmo tamanho alinhadas simetricamente lado a lado. Só que ao invés de "pastilha", 
seu nome é "pixel". Como cada pixel ocupa uma determinada área da imagem, quanto 
mais pixels no CCD maior o detalhamento da imagem registrada. 
Percebeu como até aqui ninguém falou na palavra "digital"? O CCD é lido pelo circuito 
eletrônico linha a linha e o resultado é um sinal analógico, uma sequência de valores de 
intensidades dos sucessivos pixels dispostos ao longo das linhas. É por isso que o CCD 
não é um dispositivo digital: ele é um dispositivo analógico. Isso quer dizer que aquela 
sofisticada câmera digital que você acaba de comprar possui um chip analógico em seu 
interior e que o primeiro sinal gerado pela câmera a partir da imagem projetada pelas 
lentes é analógico? Exatamente !! 
E agora vem o segredo: a partir deste ponto, o sinal analógico pode ser gravado 
diretamente na fita (câmeras analógicas) ou então digitalizado e a seguir gravado em fita 
/ disco (câmeras digitais). Neste caso, a conversão analógico/digital é efetuada em 
tempo real por um circuito denominado A-D converter (Analogue to Digital Converter), 
localizado dentro da câmera. 
Tudo bem, você aprendeu como a imagem é formada...mas... e a questão das cores? A 
foto-célula presente na calculadora não consegue distinguir cores, apenas reage à 
luminosidade como um todo, maior ou menor. Alguns artifícios são adotados para 
conseguir o registro de imagens em cores. O mais simples (e barato) consiste em 
recobrir o CCD com uma máscara de micro janelas coloridas, nas cores básicas do 
sistema RGB (vermelho, verde, azul), alternando-se as cores através da superfície do 
CCD. Desta forma, 1/3 dos pontos do CCD estará coberto por um filtro vermelho e 
somente se sobre este ponto houver alguma parcela de cor vermelha a foto-célula 
situada abaixo do mesmo a registrará. O mesmo acontecerá para as outras cores. O 
circuito eletrônico então fará a leitura separada das células, conforme a cor, gerando três 
sinais diferentes. Estes sinais podem agora serem gravados de maneira analógica ou 
então serem convertidos para o formato digital sendo a seguir gravados. 
O processo acima descrito acarreta perdas na definição da imagem (ocupa 1/3 dos 
pontos para cada cor) entre outros problemas. Um processo mais sofisticado (e caro) 
utiliza 3 CCDs, cada um para registro independente de uma das 3 cores básicas. Um 
sistema de prismas separa a imagem em 3; a seguir cada imagem passa através de um 
filtro de uma das cores básicas e é projetada sobre o CCD correspondente. A qualidadeda imagem é muito superior neste processo, embora de maneira geral seja necessária 
mais luz para o registro da mesma, uma vez que ela é dividida no processo de registro 
no CCD. 
As câmeras do segmento doméstico e semi-profissional geralmente possuem um único 
CCD, enquanto que outras de segmento semi-profissional e todas do segmento 
profissional possuem 3 CCDs. Somente a quantidade total de pixels no(s) CCD(s) de 
duas câmeras não serve de parâmetro de comparação para se deduzir a qualidade da 
imagem; uma câmera com 1 CCD contendo mais pixels do que a soma dos pixels de 
outra com 3 CCDs não necessariamente produzirá imagem melhor, porque a quantidade 
de pixels é apenas um dos fatores que contribuem para a mesma. 
Existem tamanhos padrão usuais para a medida da diagonal de CCDs, medida em 
polegadas: 2/3 pol, 1/2 pol, 1/3 pol, 1/4 pol e 1/6 pol. Os primeiros CCDs continham 
pixels maiores do que os atuais e podia-se dizer que quanto maior o tamanho de um 
CCD melhor a imagem produzida. Atualmente no entanto a tecnologia é capaz de 
compactar cada vez mais um número maior de pixels em CCDs de dimensões menores 
(1/4 pol, 1/6 pol) de forma que nem sempre um CCD menor produz imagem com menor 
qualidade do que um maior. 
Pronto! Agora que você já sabe como funciona o CCD, aproveite que está com a 
calculadora na mão e.....