Mengapa Perbedaan Kamera Menghasilkan Foto yang Juga Berbeda? Ini Penjelasannya (Bagian 2)

Naviri Magazine - Uraian ini adalah lanjutan uraian sebelumnya (Mengapa Perbedaan Kamera Menghasilkan Foto yang Juga Berbeda? Ini Penjelasannya - Bagian 1). Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik, sebaiknya bacalah uraian sebelumnya terlebih dulu.

Dalam mata manusia, rata-rata terkandung 120 juta sel batang dan enam juta reseptor. Ketika cahaya yang dipantulkan tomat menerpa mata, misalnya, reseptor yang peka terhadap merah terangsang, dan sinyal rangsangan ini diterima otak—hingga otak berpikir bahwa tomat berwarna merah. 

Masalahnya, tiap-tiap manusia hanya memiliki satu dari tiga bentuk reseptor. Dan perbedaan bentuk reseptor ini berkorespondensi dengan ukuran spektrum/gelombang warna yang dapat diterima, yakni 440 nanometer (nm), 530 nm, dan 560 nm. Jika Anda akrab dengan color picker misalnya, #ed0e0e, #b80d0d, dan #fa4646, semuanya dapat dianggap sebagai warna merah, tetapi sesungguhnya berbeda. 

Proses fisika-biologi yang menggiring manusia memahami warna dengan subjektif ini dibawa dalam penciptaan sensor kamera.

The Science of Color menyebut sensor kamera sebagai teknologi bikinan manusia yang berfungsi menangkap spektrum elektromagnetik/gelombang warna dari cahaya hasil pantulan objek. 

Umumnya, sensor kamera mengandung tiga sub-sensor yang fokus pada spektrum berbeda. Dari spektrum yang tertangkap, kamera menerjemahkannya ke dalam bentuk data, dan akhirnya menggunakan data tersebut untuk mereproduksi gambar dari suatu objek.

Hingga hari ini, terdapat dua sensor kamera yang umum terpasang pada DSLR/mirrorless/ponsel, yakni charge couple device (CCD) dan complementary metal oxile semiconductor (CMOS). 

Diciptakan pada 1969 oleh George Smith dan Williard Boyle ketika mereka bekerja untuk Bell Labs, CCD awalnya dibuat sebagai media penyimpanan, mirip seperti hard disk HDD atau SSD, bukan sensor kamera. Namun, karena CCD dibuat dengan menggunakan wafer kristal silikon (nama "wafer" tercipta karena benda ini berbentuk lempengan tipis berbentuk lingkaran).

Umumnya, wafer terbuat dari kristal silikon tipe p atau n, yang pas untuk menyimpan data. Namun, ternyata di dalamnya terkandung pula metal-oxide-semiconductor sehingga memiliki kemampuan bak kapasitor. Dalam dunia elektronik, kapasitor berfungsi seperti baterai, yakni menyimpan listrik. 

Pada metal-oxide-semiconductor, benda ini menyimpan cahaya—menyimpan berbagai spektrum warna. Selain itu, dalam CCD, terbagi array, kotak piksel yang berguna mendeteksi satu per satu cahaya yang mengenainya, dari ujung atas hingga ujung bawah. Persis seperti Anda membaca artikel ini, dari huruf yang tercetak di ujung kiri atas hingga huruf yang termuat di ujung kanan bawah.

Merujuk yang ditulis Sarkar, cahaya hasil refleksi suatu objek ditembakkan pada CCD melalui optik, lensa. Cahaya yang diterima CCD tersebut termuat dalam photon (foton)—partikel dasar yang membawa radiasi elektromagnetik seperti cahaya. Tatkala foton diterima, CCD melakukan dua tugas utamanya. 

Pertama, mengubah foton menjadi electron-hole pair. Dalam dunia fisika, electron-hole merupakan frasa yang merujuk pada kekurangan/ketiadaan elektron (soal elektron, ingat pelajaran SMP/SMA tentang bagaimana arus listrik dihasilkan).

Sementara itu, tambahan makna "pair" secara sederhana merupakan reaksi terciptanya arus listrik gara-gara electron-hole. Ingat, CCD dibuat dengan semikonduktor yang jelas-jelas mengandung valance band dan conduction band, dua benda yang berfungsi seperti PLN: menciptakan arus listrik atas perpindahan elektron. 

Saat foton yang memuat spektrum warna itu diterima, arus tercipta (dan tiap-tiap warna memiliki temperatur panas, dan ini menyebabkan mengapa listrik dapat timbul). Usai arus listrik tercipta, CCD melakukan tugas keduanya, yakni mengubah electron-hole pair menjadi voltase yang kemudian menghasilkan data. 

Data kemudian diubah ke dalam bentuk binari untuk dikelola oleh algoritma sehingga menentukan, misalnya, warna hijau di sudut atas foto dan biru di sudut bawah foto.

CMOS bekerja dengan melewati penerjemahan electron-hole pair menjadi voltase. Sederhananya, CMOS mem-bypass electron hole pair langsung menjadi data.

Ya, proses bagaimana kamera menghasilkan foto memang mirip seperti cara manusia melihat. Masalahnya, proses kamera menghasilkan foto tak berakhir di situ. Foto tomat berwarna merah yang dipotret misalnya, baru dianggap benar sebagai foto tomat tatkala mata manusia memang menganggapnya sama atau identik dengan apa yang dilihat. 

Para teknisi kamera mengkalibrasi kamera dengan matanya sendiri, menuntun pada kamera bahwa objek ini berwarna merah dan objek itu berwirna biru. Kembali ke atas, mata melihat objek dengan subjektif dan akhirnya kamera pun menghasilkan foto yang subjektif.