O CCD

Como em uma câmera  fotográfica, a filmadora "vê" o mundo através das lentes. Em uma câmera fotográfica, as lentes servem para focar a luz de uma cena para dentro de um filme tratado com produtos químicos que possuem uma reação controlada à luz. Desta forma, o filme fotográfico grava a cena à sua frente: ele absorve maiores quantidades de luz das partes mais claras da cena e menores quantidades de luz das partes mais escuras. A lente em uma filmadora também serve para focar a luz, mas, ao invés de fazer isso em um filme, faz brilhar a luz em um pequeno sensor de imagem semicondutor. O dispositivo de carga acoplado (CCD) mede a luz com um painel de meia polegada (aproximadamente 1 cm) com 300 mil a 500 mil pequenos diodos fotossensíveis chamados photosites.

CCD

Cada photosite mede a quantidade de luz (fótons) que atinge um determinado ponto e traduz a informação em elétrons (cargas elétricas): uma imagem mais clara é representada por uma carga elétrica maior e uma imagem mais escura por uma carga elétrica menor. Exatamente da maneira como um artista esboça uma cena contrastando as áreas claras com as escuras, um CCD cria uma imagem de vídeo gravando sua intensidade de luz. Durante a execução do vídeo, a intensidade do feixe de elétrons da televisão é direcionada à medida que ele passa sobre a tela.

Fótons atingindo um photosite e criando elétrons

Naturalmente, medir a intensidade da luz só nos dá uma imagem em preto e branco. Para criar uma imagem colorida, a filmadora tem de detectar não somente o total de luz, mas também o nível de cada cor de luz. Como é possível criar todo o espectro de cores pela combinação de três: o vermelho, o verde e o azul, uma filmadora tem de medir na realidade apenas os níveis dessas três cores para conseguir reproduzir uma imagem com todas as outras mais.

Como as três cores se misturam para formar várias cores

Em algumas filmadoras avançadas, um divisor ótico separa um sinal em três diferentes versões da mesma imagem, uma mostrando o nível de luz vermelha, uma mostrando o nível de luz verde e uma mostrando o nível de luz azul. Cada uma dessas imagens é capturada pelo seu próprio chip; os chips operam como descrito acima, mas cada um mede a intensidade de apenas uma cor de luz. A câmera então sobrepõe essas três imagens e as intensidades das diferentes cores primárias misturam-se para produzir uma imagem com todas as cores. Uma filmadora que utiliza esse método geralmente é chamada de filmadora.

Como a imagem original (esquerda) é dividida pelo divisor ótico

Esse método simples produz uma imagem rica e de alta resolução. Os CCDs, no entanto, são caros e consomem muita energia. A utilização de 3 deles aumenta consideravelmente os custos de uma filmadora. Muitas  funcionam com apenas um CCD por meio da colocação de filtros de cor individuais em photosites individuais. Uma certa porcentagem de photosites mede apenas os níveis de luz vermelha, outra porcentagem mede apenas a luz verde e o restante dos photosites medem apenas a luz azul. As designações de cores são espalhadas em uma espécie de grade (o filtro Bayer, abaixo, é uma configuração comum), de forma que o computador da câmera de vídeo pode ter uma noção dos níveis de cor em todas as partes da tela. Esse método requer que o computador interpole a verdadeira cor de luz que chega a cada photosite pela análise da informação recebida pelos outros photosites próximos. Para uma explicação completa desse processo, veja Como funcionam as câmeras digitais.

Se você leu Como funcionam as câmeras digitais, então provavelmente tudo isso já lhe é familiar: tanto as filmadoras quanto as câmeras fotográficas digitais tiram fotos utilizando os CCDs. Mas como filmadoras produzem imagens em movimento, seus CCDs têm algumas peças adicionais que não se encontram nos CCDs das câmeras digitais. Para criar um sinal de vídeo, um CCD de filmadora tem de tirar muitas fotos por segundo, que a câmera então combina para dar a impressão de movimento.

Se você leu Como funciona a televisão, sabe que ela "pinta" imagens em linhas horizontais pela tela, começando no topo e continuando até embaixo. As televisões realmente pintam linha sim, linha não, em uma passagem (isso é chamado "campo") e então pintam as próximas linhas alternadas na próxima passagem. Para criar um sinal de vídeo, a filmadora captura um quadro de vídeo do CCD e grava-o como dois campos. O CCD possui outra camada de sensores atrás do sensor de imagem. Para cada campo de vídeo, o CCD transfere todas as cargas de photosites para essa segunda camada, que então transmite as cargas elétricas de cada photosite, um por um. Em uma filmadora analógica, o sinal vai para o vídeo cassete, que grava as cargas elétricas (junto com as informações de cor) como um padrão magnético em uma fita de vídeo. Enquanto a segunda camada está transmitindo o sinal de vídeo, a primeira camada já reiniciou e está capturando outra imagem.

Uma filmadora digital funciona basicamente da mesma forma, à exceção que nessa última etapa um conversor analógico digital amostra o sinal analógico e transforma as informações em bytes de dados (1 s e 0 s). A filmadora grava esses dados em uma mídia de armazenamento, que poderia ser, entre outras coisas, uma fita, um disco rígido ou um DVD. A maioria das filmadoras digitais hoje no mercado utilizam fitas (por isso são mais baratas) e, portanto, possuem um componente de vídeo cassete muito similar àquele das filmadoras analógicas. Entretanto, ao invés de gravar padrões magnéticos analógicos, o cabeçote da fita grava códigos binários. Filmadoras digitais entrelaçadas gravam cada quadro como dois campos, exatamente como as filmadoras analógicas. Filmadoras digitais progressivas gravam o vídeo como um quadro estático inteiro, que elas então separam em dois campos quando você emite o vídeo como um sinal analógico (para aprender mais sobre a conversão analógico-digital de imagens, leia Como funcionam as câmeras digitais: digitalizando informações  e Como funciona a gravação analógica e digital.