Obturadores Mecânicos: Um Guia para Pilotos de Drones
Um olhar mais atento sobre a tecnologia por trás da nova geração de ferramentas avançadas de mapeamento aéreo.
Em diversos setores, os drones estão transformando métodos tradicionais de coleta de dados e ajudando profissionais a trabalharem de forma mais rápida, inteligente e segura. Há uma década, a ideia de um robô voador cruzando o céu e capturando imagens parecia mais ficção científica do que realidade. Hoje, profissionais das áreas de agricultura, construção civil, topografia e monitoramento ambiental utilizam a tecnologia da DJI para produzir mapas detalhados e modelos precisos de terreno.
Os drones tornaram-se ferramentas indispensáveis para mapeamento e levantamentos aéreos. O processo, provavelmente já familiar a você, é simples: o UAV (Veículo Aéreo Não Tripulado) voa ao longo de uma rota pré-definida em alta velocidade, capturando fotos em intervalos regulares e a uma altitude constante. Essas imagens são então unidas por softwares para formar mapas de alta precisão.
Neste artigo, vamos nos aprofundar na tecnologia envolvida e analisar um recurso essencial que diferencia os drones de mapeamento profissionais dos modelos comuns: a presença de um obturador mecânico.
Mas afinal, o que é um obturador mecânico? Como ele difere de outros tipos de obturadores? E por que desempenha um papel tão importante na obtenção de fotografias aéreas de alta qualidade? Vamos descobrir.
Um olhar mais atento sobre o funcionamento das câmeras CMOS
Para compreender por que os obturadores mecânicos são tão importantes em aplicações de mapeamento e topografia, é útil voltar alguns passos e entender como as câmeras (e os drones equipados com câmeras) funcionam.
Quando a luz entra na câmera, ela é capturada por um sensor de imagem, composto por milhões de minúsculos pixels. Esses pixels são feitos de um material chamado semicondutor de óxido metálico complementar (Complementary Metal Oxide Semiconductor – CMOS).
Quando a luz atinge o CMOS, ela gera uma carga elétrica que é utilizada para formar a imagem.
Como o obturador se encaixa nesse processo?
O obturador controla por quanto tempo o sensor CMOS é exposto à luz.
Quando o obturador está aberto, a luz entra na câmera e atinge o CMOS.
Ao tirar uma foto, o obturador abre temporariamente, permitindo que a luz alcance o sensor e forme a imagem.
O que é um obturador mecânico e como ele se diferencia dos demais?
Existem diferentes tipos de obturadores, e cada um deles expõe os pixels do CMOS à luz de uma maneira distinta.
Obturador mecânico
Vamos começar com o obturador mecânico, o tipo preferido por profissionais de mapeamento e presente em equipamentos como o DJI Mavic 3 Enterprise, o Phantom 4 RTK, Matrice 4E e o sensor Zenmuse P1.
Os obturadores mecânicos funcionam expondo todo o quadro do sensor de imagem de uma só vez.
Isso significa que todos os pixels registram exatamente o mesmo momento da exposição.
Como veremos a seguir, esse sincronismo é essencial — e tudo faz sentido quando comparamos o funcionamento do obturador mecânico com o dos obturadores eletrônicos (ou rolling shutters).
Obturador eletrônico (rolling shutter)
Os obturadores eletrônicos diferem por expor o sensor de imagem uma linha de pixels por vez.
Eles utilizam o próprio sensor da câmera para controlar o tempo de exposição à luz, registrando a imagem gradualmente, de cima para baixo.
Na prática, isso significa que há um pequeno atraso entre o topo e a base do quadro capturado.
Na maioria das situações, isso não causa problema, mas quando há movimento — seja do objeto ou da própria câmera — esse tipo de obturador pode gerar o chamado efeito “rolling” ou “gelatina”, uma distorção típica em imagens de alvos em movimento ou capturas realizadas em alta velocidade — como costuma ocorrer em voos de mapeamento com drones.
Um obturador mecânico é necessário para missões de mapeamento?
O trabalho de topógrafos e profissionais de mapeamento é, em geral, avaliado com base em sua precisão. Com muitos drones atualmente equipados com tecnologia RTK, capazes de fornecer medições com precisão centimétrica, não há margem para imagens de baixa qualidade que possam comprometer os resultados.
Utilizar um drone com obturador mecânico garante a melhor qualidade de imagem possível e reduz consideravelmente a probabilidade do indesejado efeito “gelatina” (jello effect).
Enquanto sistemas com obturador eletrônico ou rolling shutter podem introduzir borrões de movimento nas imagens, o obturador mecânico impede que isso ocorra.
O risco de distorção seria mínimo se tanto a câmera quanto o alvo estivessem completamente estáticos. No entanto, para aproveitar ao máximo a eficiência que os drones proporcionam, é essencial contar com um obturador que ofereça desempenho superior ao capturar imagens em movimento.
Quais drones possuem obturador mecânico?
Várias plataformas da linha DJI Enterprise contam com obturadores mecânicos, ideais para mapeamento e aplicações de topografia.
Entre elas estão:
Mavic 3 Enterprise (M3E)
O Mavic 3 Enterprise (M3E) é uma plataforma compacta e portátil, com recursos revolucionários para profissionais de topografia.
Além do módulo RTK que oferece precisão centimétrica em mapeamentos, o M3E conta com uma câmera grande-angular de 20 MP, equipada com sensor CMOS 4/3 e obturador mecânico.
Um dos seus principais diferenciais é a taxa de captura de imagens de 0,7 segundos, que reduz significativamente o tempo total das missões de mapeamento.
O M3E também se destaca em condições de baixa luminosidade: sua câmera grande-angular possui pixels de 3,3 μm e software aprimorado para desempenho superior em pouca luz — ampliando consideravelmente sua janela operacional.
Matrice 4 Enterprise
A câmera grande-angular do Matrice 4E suporta captura rápida com intervalo de 0,5 segundo, tanto nos modos de ortofoto quanto de fotografia oblíqua, permitindo levantamento aéreo em alta velocidade de vários ângulos. Além disso, a velocidade de voo para mapeamento pode chegar a até 21 metros por segundo, aprimorando significativamente a eficiência do trabalho.
Matrice 350 RTK & Zenmuse P1
O sensor Zenmuse P1 é a principal carga útil de fotogrametria da DJI.
Ele combina um sensor full-frame de 45 MP com lentes fixas intercambiáveis em um gimbal estabilizado de 3 eixos.
O tamanho de pixel de 4,4 μm garante baixo ruído e alta sensibilidade, enquanto o módulo RTK e o intervalo de 0,7 segundos entre capturas tornam as missões de levantamento altamente eficientes.
A Zenmuse P1 também possui obturador mecânico e o sistema DJI TimeSync 2.0, que sincroniza o tempo entre os módulos com precisão de microssegundos, assegurando dados centimétricos e orientação em tempo real.
A Zenmuse P1 é compatível exclusivamente com o DJI Matrice 350 RTK.
Escolhendo o drone ideal para mapeamento e levantamentos aéreos
Se você busca o drone ideal para mapeamento e topografia, o recomendado é optar por um modelo equipado com câmera de obturador mecânico.
Esse é, sem dúvida, o melhor método para eliminar o risco de distorção causada por rolling shutter ou efeito gelatina.
Com o Matrice 4E, o Mavic 3 Enterprise (M3E) e o sensor Zenmuse P1, você estará pronto para realizar missões dinâmicas de levantamento, com a certeza de que suas imagens — e, consequentemente, os mapas e modelos gerados — serão claros, precisos e confiáveis.
Traduzido e adaptado: https://enterprise-insights.dji.com/blog/mechanical-shutter-drones
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