MEMS Cam: a tecnologia de câmera que pode revolucionar fotos pelo celular

O módulo de câmera da MEMS (Fonte da imagem: Divulgação/MEMS Cam)

Amantes da fotografia, especialmente de retratos feitos por dispositivos móveis, aguardam a demonstração de uma tecnologia que vai deve aumentar bastante a qualidade das imagens capturadas.

Trata-se de um sistema de movimento baseado em MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) de silício. Esse mecanismo de resposta a comandos eletrônicos é veloz e preciso, garantindo que a pessoa ou o objeto que você pretende focalizar seja rapidamente colocado em primeiro plano. Componentes como microfones, giroscópios e outros sensores de gadgets já são baseados em outros MEMS.

O sistema estreia em um dos smartphones da fabricante Oppo, que teria exclusividade sobre a tecnologia. O Nexus 5, próximo celular da parceria entre Google e LG, ainda pode receber a tecnologia, mas as últimas informações sobre o tema indicam uma provável ausência.

A tecnologia já existe em câmeras digitais compactas, mas diminuir o tamanho dos componentes e adequá-los a um smartphone é o desafio que acaba de ser superado. Abaixo, você conhece o funcionamento dessa técnica e como ela vai deixar suas fotos ainda mais profissionais.

Foco automático pré-MEMS

Segundo a Digital Optics, que desenvolve a tecnologia do MEMS para a fotografia, apenas 40% das câmeras de smartphones usam o recurso do autofoco. Mas essa técnica já atingiu seu limite – e, quando isso acontece, um novo método deve ser empregado. Para você ter uma ideia, a tecnologia atual de foco existe desde 1874, quando o primeiro modelo desse sistema foi patenteado.

A tal tecnologia jurássica é a de motores de bobina de voz (voice coil motor, ou VCM, na sigla original). Esse método usa atração e repulsão entre ímãs para gerar som a partir de eletricidade. O campo magnético gerado por esse processo movimenta a lente para uma posição na vertical diferente do sensor, enquanto molas fazem o papel de força compensadora.

O sistema antigo e atual de VCM (Fonte da imagem: Divulgação/MEMS Cam)

De forma geral, esses motores movimentam o módulo da lente junto com o eixo óptico da câmera, garantindo que o equipamento mexa-se para os lados e acompanhe o “alvo” do retrato. Além disso, um algoritmo de foco automático calcula a posição do objeto que será colocado em primeiro plano (isso nas máquinas digitais).

A diferença de tamanho e número de peças entre VCM (esquerda) e MEMS (direita).
(Fonte da imagem: Divulgação/MEMS Cam)

Apesar de integrar os smartphones atuais e garantir certa qualidade, esse componente é caro, maior e de menor desempenho, além de consumir mais energia e ter uma taxa relativamente alta de erros por conta da demora no processo de autofoco. O MEMS supera todos esses obstáculos, garantindo que o protagonista da sua fotografia, mesmo longe ou em um cenário cheio de outros elementos, fique sempre em destaque.

Por dentro do MEMS Cam

Basicamente, no autofoco, o sensor da câmera captura a imagem e o processador analisa o retrato para avaliar a estrutura da foto. Para que isso aconteça, os algoritmos do autofoco comandam os circuitos do motor atuador (VCM ou MEMS) de forma que eles movam a lente para outra posição.

Esse ciclo é repetido até que a posição mais adequada seja determinada – e, depois que isso acontece, as peças devem voltar à posição original. Em captura de vídeo, esse algoritmo fica "ligado" o tempo inteiro.

O motor atuador e a peça de revestimento. (Fonte da imagem: Divulgação/MEMS Cam)

Enquanto o atuador VCM é formado por uma série de partes, algumas mecânicas e outras elétricas, todas separadas umas das outras, o componente de autofoco em MEMS une apenas dois componentes: um motor atuador de silício com tudo integrado e o revestimento da peça.

Esse motor atuador MEMS é formado por três peças. Uma plataforma de silício; condutores em forma de pente que ficam entrelaçados, mas sem tocarem um no outro; e molas para compensar a força. A lente fica no centro da primeira peça e move-se pelo eixo óptico quando cargas eletroestáticas produzem movimentos verticais nos “pentes”.

A plataforma de silício, a mola e os motores em forma de pente, respectivamente. (Fonte da imagem: )

Por ser tão compacto e preciso, o MEMS move apenas uma das lentes da câmera no processo de autofoco, enquanto as demais permanecem em uma posição otimizada. Desse modo, a qualidade do retrato não se perde, e o resultado final é tão bom quanto uma imagem tirada com o foco manual.

O motor do MEMS Cam montado: a lente vai no centro. (Fonte da imagem: Divulgação/MEMS Cam)

Além disso, os movimentos mecânicos são definidos por litografia, usando modernas técnicas de gravação em wafer, assim como em semicondutores. Ao todo, a peça tem medidas de 7 x 7 x 0,15 milímetros, e faz com que a câmera inteira seja a menor possível (8,5 x 8,5 x 6 mm para um sensor de 5 MP).

Por que mudar?

Um teste de desempenho entre câmeras com MEMS e VCM: o tempo do autofoco é muito menos.
(Fonte da imagem: Divulgação/MEMS Cam)

Smartphones mais modernos possuem profundidade de campo rasa e distância hiperfocal mais longa, exigindo um autofoco mais preciso e cada vez mais necessário. Levando isso em conta, a Digital Optics aponta uma série de vantagens ao substituir um módulo VCM por uma câmera com autofoco por MEMS. Confira um resumo:

• O algoritmo é mais complexo e usa a detecção de rosto para imediatamente calcular a distância necessária para o autofoco;
• O autofoco ocorre duas vezes mais rápido e com um taxa menor de erro;
• Uma máquina com MEMS Cam permite a captura rápida de retratos em sequência com diferentes focalizações;
• As câmeras de tecnologia MEMS são muito menores e ocupam pouco espaço interno possível dentro do aparelho;
• O uso do silício faz com que o equipamento suporte até 10 milhões de ciclos, quase quatro vezes mais que a durabilidade do metal que compõe o VCM;
• A temperatura do smartphone sobe muito menos do que durante o uso de uma câmera com VCM. A economia de bateria é maior.

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Com a popularização da MEMS Cam em smartphones, assim como melhores sensores, lentes e aplicativos, cada vez mais os celulares e tablets ganham espaço na fotografia, que hoje não é só composta de máquinas profissionais imensas e digitais compactas.

E não se esqueça de ficar de olho no Tecmundo para saber mais sobre a MEMS Cam do Nexus 5 e conhecer também as outras novidades do aparelho.