Dibalik Indahnya Jepretan Kamera Digital

Kamera digital kini semakin hari kian popular berkat peningkatan teknologi disetiap elemen penyusunnya.

1.      Sejarah Kamera

Pada jaman dahulu orang sulit sekali untuk mengabadikan sebuah momen, kejadian unik, bahkan kenangan yang tak terlupakan. Dahulu orang juga harus melukis diatas kanvas untuk menggambarkan sebuah panorama, atau karya rupa lainnya. Memang, untuk saat ini, dengan gadget murah saja anda bisa mendapatkan gambar berkualitas premium. Inilah sebuah kenyataan, bahwa orang sulit sekali mengerti bahwa masa lalu itu lebih penting dan perlu dihargai. Seperti halnya kamera yang melalui berbagai perkembangan, dari hanya merefleksikan cahaya, mencetak dalam film negatif (hitam-putih), mencetak dalam film negatif (merah-hijau-biru) lalu kamera digital (sudah terintegrasi dengan warna cyan, magenta, ku-ning dan hitam dengan total dimensi warna lebih dari berjuta warna).

Dewasa ini telah marak penggunaan kamera digital dengan resolusi terbaik guna mendapatkan kualitas gambar bagus. Saat ini telah berkembang kamera-kamera dari brand atau vendor ternama dengan fitur lebih dan dibumbui dengan efek sebagai pelengkap Kaptur gambar sang fotografer.

Pada waktu dulu, untuk mengabadikan apa yang dilihat oleh mata telah dimulai sejak 336 Sebelum Masehi (SM). Pada waktu itu Aristoteles memperkenalkan sebuah teknologi “Lubang Jarum”. Aristoteles mengatakan bahwa cahaya yang melewati lubang kecil akan membentuk bayangan atau gambar/image dengan kesan kabur. Metode yang diperkenalkan Aristoteles inilah yang dijadikan prinsip dasar teori yang terus digunakan dalam pengembangan teknologi fotografi.

Berawal dari prinsip tersebut, ide awal kamera pun muncul dari sebuah alat serupa yang dikenal dengan Kamera Obscura yang merupakan kotak sederhana (kotak kayu untuk dan beberapa cermin untuk memantulkan cahaya) yang belum dilengkapi dengan film untuk menangkap gambar atau bayangan.

(Gambar kamera obscura)

Girolamo Cardano yaitu seorang filsuf dari Milan, Roma yang hidup pada abad pada abad 16. Girolamo lahir pada 24 September 1501, melengkapi kamera obscura dengan lensa pada bagian depan kamera obscura tersebut. Meski demikian, bayangan yang dihasilkan ternyata tidak tahan lama, sehingga penemuan Girolamo belum dianggap sebagai dunia fotografi. Pada tahun 1727 Johann Scultze dalam penelitiannya menemukan bahwa garam perak sangat peka terhada cahaya namun beliau belum menemukan konsep bagaimana langkah untuk meneruskan gagasannya.

Pada tahun 1826, Joseph Nicepore Niepce mempublikasikan gambar dari bayangan yang dihasilkan kameranya, yang berupa gambaran kabur atap-atap rumah pada sebuah lempengan campuran timah yang dipekakan yang kemudian dikenal sebagai foto pertama. Kemudian, pada tahun 1839, Louis Daguerre mempublikasikan temuannya berupa gambar yang dihasilkan dari bayangan sebuah jalan di Paris pada sebuah pelat tembaga berlapis perak. Daguerre yang mengadakan kongsi pada tahun 1829 dengan Niepce meneruskan program pengembangan kamera, meski Niepce meninggal dunia pada 1833, mengembangkan kamera yang dikenal sebagai kamera daguerreotype yang dianggap praktis dalam dunia fotografi, dimana sebagai imbalan atas temuannya, Pemerintah Perancis memberikan hadiah uang pensiun seumur hidup kepada Daguerre dan keluarga Niepce. Kamera daguerreotype kemudian berkembang menjadi kamera yang dikembangkan sekarang.

2.      Teknologi Kamera Saat Ini

Dalam kurun waktu 35 tahun sejak pertama kali pertama ditemukan, kamera digital telah berkembang pesat. Saat ini, mungkin anda dapat dengan mudah menemukan perangkat ini dimana-mana, bahkan pada perangkat smartphone Anda karena teknologi tersebut sudah menjadi fitur wajib yang diintergrasikan bersama ponsel.

Hadirnya teknologi kamera digital memang sedikit demi sedikit memudarkan kamera konvensional atau kamera film karena lebih praktis dan hasilnya cetak yang dapat dilakuykan instan. Namun, kedua teknologi ini menggunakan prinsip yang sama, yaitu memfokuskan cahaya dengan bantuan pembiasan sehingga mampu membakar medium penangkap cahaya (film negative untuk kamera konvensional dan sensor untuk kamera modern). Medium yang dibakar dengan ukuran luminitas cahaya yang tepat akan menghasilkan bayangan yang identik dengan cahaya yang memasuki medium pembias (lensa).

Dari segi optis, teknologi pada kamera digital tidak berbeda jauh dengan teknologi kamera film. Keduanya menggunakan sejumlah elemen yang sama sepe rti penggunaan lensa dan diafragma yang dapat mengatur jumlah cahaya yang dibutuhkan layaknya fungsi iris pada mata kita. Perbedaan mendasar antara kamera digital dan kamera konvensional terletak pada pemrosesan dan pengolahan gambar. Kamera konvensional menggunakan proses reaksi kimia dan mekanik yang dipicu oleh cahaya dan hasil gambar akan terekam dalam film, sedangkan pada kamera digital, seluruh proses dikerjakan secara komputerisasi dan hasil gambar akan terekam secara elektronis pada sensor.

Pada perkembangannya, kamera digital tidak serta-merta menggantikan jenis kamera konvensional karena faktor kualitas gambar pada kamera konvensional masih lebih baik. Namun, seiring peningkatan teknologinya, kamera digital secara rapid berkembang dan kian populer hingga saat ini.

Cara Kerja Kamera Kamera yang kita kenal sebetulnya mengadaptasi prinsip kerja mata kita. Pada kamera, gambar yang dibentuk oleh bayangan objek dituangkan pada film, sedangkan pada mata kita, gambar bayangan yang dibentuk dituangkan pada retina mata. Kamera terdiri atas sebuah lensa cembung dan film. Saat menekan tombol Shurrer pada kamera, terdapat proses yang sangat cepat dalam menangkap gambar. Pantulan cahaya dari benda yang ada di depan kamera masuk ke kamera lalu mengenai lensa cembung. Selanjutnya, lensa cembung ini yang akan memfokuskan cahaya yang diterima berupa bayangan terbalik ke suatu medium yang disebut film yang sangat peka cahaya. Proses kimia terjadi saat film terkena cahaya dan membentuk sebuah pola gambar. Hanya bagian film yang terkena cahaya yang akan terbakar dan hangus, sedangkan bagian yang lainnya tetap.

Film yang digunakan untuk foto hitam putih rnenggunakan satu lapis senyawa garam perak halida, sedangkan untuk foto berwarna rnenggunakan minimal 3 lapis senyawa garam perak halida. Hasil dari penangkapan film adalah sebuah lernbaran hiram yang disebut negatif. Kemudian, film dicetak pada kertas fo.. Pada proses ini, arang sisa film yang terbakar karena terkena cahaya akan terbuang sehingga lapisan film menjadi putih/ transparan, sedangkan yang tidak terbakar tetap haam. Proses selanjutnya adalab mentransfer film (negatif) ke atas kertas foto (positif) atau disebut dengan proses pencetakan. Kertas yang digunakan untuk mencetak foto adalah kertas khusus yang dilapisi senyawa ferro. Proses pencerakan atau pencucian foto harus dilakukan pada ruang gelap karena cahaya dapat merusak hasil film yang sangat mudah terbakar. Saat ini, untuk mencetak sebuah gambar pada kerras foto sudah tidak menggunakan kertas film lagi. Kini, kamera modern yang disebut kamera digital menggunakan proses elektronik dan menyimpan gambar hasil pemotretan pada sebuah kartu (memory card). Hasil foto bisa dilihat secara langsung secara digital tanpa harus melalui proses pencetakan terlebih dahulu.

Transducer Kamera Jika pada karnera konvensional digunakan media film (negative film) untuk menangkap cahaya (gambar), maka pada kamera digital digunakan sensor atau lebih teparnya transducer. Dikatakan transducer karena sensor ini umumnya sudah mengintegrasikan perangkat ADC (Analog to Digital Converter)di dalamnya. Transducer ini berbentuk chip yang terletak tepat di belakang lensa. Semakin banyak pixel yang ditangkap, semakin detail gambar yang dihasilkan. Terdapat dua jenis transducer yang digunakan pada pencitraan digital, yaitu CCD (Charged Coupled Devicel) dan CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) yang terdiri dari jutaan pixel lebih.

Kedua teknologi ini memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing, tergantung pada implementasinya. Baik CCD maupun CMOS, keduanya berfungsi mengonversi cahaya menjadi elektron. Pada teknologi CCD, prinsip yang digunakan serupa dengan prinsip kerja solar cell. CCD tersusun dari ribuan hingga jutaan solar cell berukuran ml-ken. Ketika transducer ini menangkap cahaya melalui photosite, transducer akan mengonversinya menjadi nilai digital (diskrit) sesuai dengan jumlah muatan listrik pada tiap photosite. Saat pengukuran, nilai muatan listrik akan diterjemahkan dalam nilai biner. Kelebihan yang dimiliki CCD terletak pada rendahnya noise dan kualitas gambar yang dihasilkannya. Namun, CDD membutuhkan daya yang lebih besar, yaitu mencapai sepuluh kali lipat dari yang dibutuhkan CMOS. Pada CMOS, beberapa transistor diterapkan berdekatan dengan photodiode sehingga banyak foton (partikel cahaya) yang menumbuk transistor. Ini menyebabkan rendahnya sensitivitas yang dimiliki transducer sehingga menghindari terjadinya blooming effect. CMOS juga memiliki kelebihan, yaitu harga yang lebih murah dan daya listrik yang lebih rendah dibandingkan CCD. Kelemahan pada CMOS dapat ditemui saat Anda mengambil objek bergerak, yaitu akan terjadi distorsi pada latar belakang objek tersebut. Awalnya, penggunaan CCD lebih dominan saat kali pertama dikembangkan sekitar tahun 1969 karma CCD memberikan hasil gambar yang lebih unggul dengan menggunakan teknologi fabrikasi yang tersedia,

sedangkan CMOS memerlukan fitur yang lebih kecil dari teknologi fabrikasi wafer silikon yang tersedia saat itu. Pada tahun 1990an, par ilmuwan mulai mengembangkan kembali teknologi CMOS sebagai image sensor. Ini didasarkan pads harapan penggunaan konsumsi daya yang lebih rendah, biaya fabrikasi yang lebih rendah, dan integrasi pada perangkat hardware lain, seperti ponsel.

Perbandingan antara CCD dan CMOS bisa dianalogikan seperti perbandingan antara jeruk dan apel karena keduanya memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Baik CCD maupun CMOS, dapat menawarkan pencitraan yang sangat baik bila dirancang dengan tepat. CCD umumnya diimplementasikan untuk tujuan ilmiah, fotografi, dan industri yang menuntut kualitas gambar yang tinggi dengan mengorbankan ukuran perangkat atau sistem. Berbeda dengan CCD, CMOS lebih diarahkan pads perangkat terintegrasi seperti ponsel karena memungkinkan ukuran sistem yang lebih kecil. Namun, desainer CMOS berupaya secara intensif mengembangkan teknologinya agar mencapai performa dan kualitas gambar yang lebih tinggi, sedangkan desainer CCD berupaya mengembangkan teknologinya agar dapat diterapkan pada perangkat terintegrasi. Dengan begitu, tidak menutup kernungkinan jika nantinya Anda dapat menjumpai teknologi CCD pada perangkat ponsel atauteknologi CMOS berperforma tinggi pada perangkat incInstri sehingga akan mengaburkan stereotip sebelumnya.

Image Resolution Image resolufion atau resolusi gambar adalah istilah umum yang menjelaskan detail yang berkaitan dengan gambar. Resolusi sering kali diidentifikasi dengan lebar dan tinggi gambar serta jumlah pixel dalam gambar. Misalnya, gambar dengan ukuran lebar 2.048 pixel dan tinggi 1.536 pixel (2.048 x 1.536), maka ukuran pixebnya adalah 3.145.728 pixel (atau 3,1 Megapixels). Banyaknya jumlah pixel pada sensor menunjukkan bahwa resolusilah yang menentukan seberapa detail sebuah gambar bisa dihasilkan. Semakin tinggi resolusi dari sebuah gambar maka akan semakin besar ukuran cetak maksimalnya. Jika diperhatikan, sering kali nilai hitungan pixel dianggap sudah cukup menunjukkan resolusi suatu kamera. Hal ini sebetulnya kurang tepat karena banyak faktor lain yang juga turut me-mengaruhi resolusi sensor, di antaranya faktor teknis seperti ukuran sensor dan penggunaan ADC yang terintegrasi bersama sensor. Pada beberapa perangkat penggunaan ADC tersebut biasanya mengambil ru-ang tepi sensor. Akibatnya, sering kali terjadi distorsi pada gambar karena cahaya yang masuk ke lensa langsung mengenai sirkuit ADC. Untuk men-gatasi hal tersebut biasanya disiasati dengan menghitamkan permukaan ADC tersebut untuk menghilangkan distorsi tersebut. Faktor lain seperti penggunaan filter juga turut memengaruhi resolusi kamera. Kamera dengan penggun2an boyer filter (co/our) memiliki resolusi lebih rendah dibandingkan kamera tanpa bayer filter (monochrouie).

Color Filter Array Co/or Filter Array (CFA) adalah sebuah mosaik dari colour filter yang diletakkan di bagian atas sensor kamera dan akan bekerj a dengan melakukan proses filterisasi cahaya yang jatuh ke atas sensor, khusus untuk warna dasar red, green, dan blue. Konfigurasi CFA yang paling sering digunakan adalah pola dengan kolom yang terdiri atas warna merah (R) dan hijau (G) dan baris yang terdiri atas warna biru (B) dan hijau (G). Pola tersebut memiliki dominasi warna hijau yang lebih banyak dibandingkan warna merah dan biru. Ini menyesuaikan dengan sensitivitas visual mata manusia (HVS) yang terletak pada suatu medium panjang gelombang yang sesuai dengan bagian hijau dari spektrum warna.

Penggunaan CFA dimaksudkan agar hasil cetak pada gambar memiliki warna. lni disebabkan photosite pada sensor tidak dapat mengenali warna dan hanya mampu mengenali jumlah intensitas cahaya. Filter akan menyaring cahaya yang masuk berdasarkan pan-jang gelombang sehingga mampu mem-bedakan informasi warna cahaya yang melewatinya. Setelah melalui tahap filterisasi, hasil gambar mungkin sudah mulai tam-pak, tetapi hasilnya belum memenuhi kriteria hasil gambar yang diinginkan atau full colour. Oleh karena itu, harus dilakukan tahap penyempurnaan lain. Pixel-pixel yang hilang pada setiap layer warna diestimasi berdasarkan nilai dari pixel tetangganya dan juga berdasarkan informasi dari cbannel warna lain dengan menggunakan algoritma dernosaicing atau interpolasi yang ada dalam kamera. Dengan begitu, kombinasi layer-layer warna yang telah diproses akan menghasilkan gambar sesuai yang kita inginkan.