Distância Focal e Relação de Profundidade

Certo, você já deve ter escutado diversas vezes sobre a relação entre a distância focal e a relação de profundidade entre os elementos de determinada cena. Já deve ter escutado que objetivas com menor distância focal ampliam a distância entre os planos da cena e reforçam a sensação de perspectiva, e que objetivas de maior distância focal achatam a cena reduzindo a distância entre os planos e a relação da perspectiva.

Bem, aposto que se eu disser que esta relação entre a distância focal e a relação de profundidade não existe você irá me achar louco, não é? Acontece que é a mais pura verdade, a alteração da distância focal não tem qualquer relação com a relação de distância entre os planos da cena. Calma lá, a máxima da fotografia, de utilizar objetivas de maior distância focal para ‘achatar’ as cenas ainda é verdade… em resumo, o milagre está correto, o santo é que está errado.

Acontece que alterar a distância focal da objetiva (através do zoom) não altera de qualquer modo a perspectiva e relação das distâncias dos elementos. Veja as imagens abaixo, respectivamente em 18mm e 55mm (clique na imagem para visualizar em tamanho maior).

Você percebe qualquer diferença na relação entre os planos da imagem? Perceba que a única coisa que alterei entre uma imagem e outra foi a distância focal da objetiva, todas as demais configurações da câmera continuam idênticas. Perceba que a única alteração causada pela mudança na distância focal foi o ângulo de visão da imagem (em resumo, o quanto da cena fica “visível” para o sensor).

Fica difícil perceber? Então vou facilitar. A imagem abaixo mostra as mesmas duas imagens acima, com a diferença que sobrepus a foto em 55mm sobre a foto em 18mm, e redimensionei-a para se adequar à área compreendida por ela. A imagem no centro é a capturada em 55mm.

Qualquer diferença na relação entre os planos? Nenhuma não é? A imagem é exatamente idêntica, a única alteração causada pela passagem da distância focal de 18mm para 55mm foi a área capturada pelo sensor.

Agora olhe a imagem seguinte.

Percebeu que agora sim aconteceu uma alteração na relação entre os planos da cena? A primeira foto foi capturada com 18mm, e a segunda com 55mm, e é claramente perceptível que na primeira foto a perspectiva é bastante enfatizada, e a distância entre os objetos parece muito maior.

Por que isto aconteceu? Perceba que não alterei nenhuma configuração na câmera além da distância focal. Mas se eu já falei que isto não tem nada a ver com a distância focal, o que mais mudou? Mudou algo que é tão natural que não percebemos, que é fácil ignorar por ser um elemento externo à câmera. Além de mudarmos a distância focal, mudamos também nossa distância em relação aos objetos (para podermos enquadrar a mesma cena de forma completa – indo desde o primeiro objeto até o último – foi necessário afastar a câmera da cena à medida em que aumentamos a distância focal). Pois é esta distância que, sim, afeta a relação de distância e perspectiva dos objetos.

Isto deve-se a um fenômeno bem conhecido chamado de perspectiva. A perspectiva é aquele fenômeno visual que faz com que os objetos mais distâncias do observador parecem menores em relação aos objetos de mesmo tamanho nos planos mais próximo. Acontece que assim como o tamanho dos objetos fica menor, o tamanho da distância entre eles também… em resumo, se você tem vários objetos com uma distância de 10 cm entre eles, esta distância parece visualmente menor à medida em que se afasta do observador.

Assim sendo, a medida em que você se afasta dos objetos, a distância entre eles também parece visualmente menor. O único papel da distância focal aqui é ‘enxergar’ uma área menor da cena. Veja agora o que acontece quando reduzimos a distância focal da imagem direita da última captura para 18mm novamente.

Perceba que como não alterei a distância entre a câmera e os objetos, a relação entre os planos não foi alterada. Vamos sobrepor as imagens como fizemos anteriormente.

Novamente, alterar apenas a distância focal não resulta em nenhuma mudança na perspectiva ou relação entre planos dos elementos da cena.

A intenção deste artigo é apenas aguçar a curiosidade, e também levar você a pensar na importancia que há em não utilizar apenas o zoom da sua câmera, mas também se deslocar e mudar sua distância em relação à cena a ser fotografada. Utilizando este processo, a máxima que você aprendeu estudando e praticando fotografia continua valendo, grandes distâncias focais são úteis quando você quer ‘achatar’ a cena, e grandes angulares para quando você quer enfatizar a perspectiva dos elementos.

Alguns mitos sobre Fotografia Digital (2)

Quantas vezes você já escutou, mesmo de pessoas mais habituadas à fotografia, sobre a técnica de "travar o foco e recompor"? Não se trata de uma mística técnica oriental, mas sim de pressionar o botão disparador da câmera até a metade, desta forma travando o foco da câmera, e então recompor a imagem e finalmente fazer a captura.

A técnica é favorecida, principalmente, em câmera com menor número de pontos de foco, pois lhe forçam a focar sempre em pontos específicos da cena (e então recompor a imagem para enquadrar o que você deseja). Mas se houve falar dela em todos os tipos de câmera.

A questão é: a técnica funciona?

A resposta é: em termos. A possibilidade desta técnica funcionar é diretamente proporcional à sua profundidade de foco e inversamente proporcional ao quanto você tem de mover a câmera para recompor a cena. Por isto a técnica pode ser executada a contento quando se fotografa com câmeras prossumers e compactas (que possuem, normalmente, profundidade de foco maior), mas será um desastre se você tentá-la com uma objetiva 50mm em abertura f/1.4 ou f/1.8.

Alguns podem tentar argumentar: mas se eu recompor sem sair do lugar, o objeto focado ficará à mesma distância da câmera. Aí é que mora o perigo, pois parte do pressuposto de que a área de foco é esférica com centro na câmera, e acredita-se que ao mover a câmera de forma circular (sem se mover do lugar) estará garantindo que o objeto focado continua à mesma distância da câmera e, consequentemente, estará focado.

Acontece que, por mais que sua câmera diga que o ponto de foco esteja a 2m da câmera (do plano focal da câmera), isto não significa que tudo que está a 2m da câmera estará focado. Pelo contrário, apenas o que estiver exatamente no eixo óptico central da câmera (um eixo imaginário que parte perpendicular ao plano do sensor da câmera à partir do centro da lente) é que estará focado a 2m de distância. Tudo que estiver fora deste eixo estará focado em distâncias proporcionalmente mais longas. Isto se deve ao fato de que o eixo focal da câmera é um plano, e não uma esfera.

Veja a ilustração abaixo (a área de DoF é apenas ilustrativa. O DoF se estende, normalmente, um terço antes do Plano Focal e dois terços após o Plano Focal).

Perceba pelas medidas, que a distância de foco aumenta à medida que você se afasta do eixo óptico da câmera. Agora veja, abaixo, o que acontece quando você "gira" a câmera para recompor a cena (no exemplo abaixo, seria um deslocamento lateral para, por exemplo, colocar o "X" no terço esquerdo do enquadramento).

Perceba que no momento em que a câmera é deslocada (bem como o eixo óptico), o plano focal move-se o suficiente para fazer com que o nosso Ponto de Foco (o centro do X) fique foca da área de DoF (Profundidade de Foco), fazendo com que fique fora de foco. Em resumo, o mínimo deslocamento já é suficiente para que o ponto de foco desejado já saia fora do ponto de foco mais preciso da câmera.

Um DoF mais profundo pode ajudar a minimizar este efeito, fazendo com o ponto de foco intencionado ainda fique dentro da área de foco aceitável. Mas, de qualquer modo, ainda estará menos nítido do que o ponto de foco preciso.

Como evitar o problema?

A resposta mais simples seria: não utilize a técnica, selecione manualmente e utilize um dos pontos de auto-foco de sua câmera para acertar o foco no ponto de interesse e fotografe. Mas a resposta não seria convincente, pois quanto menos pontos de auto-foco sua câmera tiver, menores serão suas opções de enquadramento e composição.

Então existem diversos fatores que podem minimizar o estrago feito pelo deslocamento no foco da sua imagem.

- Utilize aberturas menores, pois quanto menor a abertura (maior o número f ) maior será a profundidade de foco. Isto faz com que sejam maiores as chances do seu ponto de foco intencionado fique dentro da área do DoF. Utilizar abertura grandes, como f/1.8, faz com que qualquer movimento para recompor a cena seja o suficiente para jogar o foco dos olhos para a orelha.

- Utilize objetivas grande-angulares. Quanto menor a distância focal da objetiva, maior o DoF dela, e menor a chance do deslocamento tirar o ponto desejado do foco.

- Afaste-se do assunto fotografado. Quanto maior a distância entre a câmera e o assunto a ser fotografado, maior o DoF.

- Movimente a câmera o mínimo possível. Não use sempre o ponto AF central da sua câmera. Ao contrário, selecione manualmente o ponto AF mais próximo da área de foco intencionada no enquadramento desejado. Fazendo isto você terá de mover a câmera o mínimo possível para recompor a cena, o que minimiza a possibilidade de tirar o ponto desejada do foco.

- Escolha uma câmera com bom número de pontos AF. Quantos mais pontos, maiores são suas opções de composição sem a necessidade de recompor a cena após a obtenção do foco.

Este artigo não tem a intenção de fazer com que você deixe de utilizar a técnica. Mas sim de alertá-lo para as deficiências e limitações dela, de forma que você possa fazer de forma mais consciente as suas escolhas.

Grande abraço.

Alguns mitos sobre Fotografia Digital

Existem diversos mitos sobre a fotografia digital. Alguns deles surgiram com o tempo e o desconhecimento dos leigos, enquanto outros surgiram de manipulações do mercado para facilitar a venda/marketing de seus produtos.

• A melhor câmera é aquela com mais megapixels: de maneira simplista eu poderia dizer, é o contrário. Sendo mais específico, a qualidade de uma câmera depende de diversos fatores, entre eles a quantidade de megapixels. Primeiro, vamos limitar à “qualidade” apenas a questão de qualidade de imagem. Aceito isto, a mesma dependerá de diversos elementos, entre eles: a qualidade do sensor de imagem utilizado, o tamanho do sensor de imagem, a quantidade de sensores individuais dele, a distância e sensibilidade destes sensores, a construção da objetiva, seu tamanho, e qualidade de suas lentes.

Quando afirmei que a relação qualidade/megapixels é contrária, foi pelo seguinte. Se você tem duas câmeras identicas, com sensores de qualidades e tamanhos identicos, mas uma tem 5 megapixels e a outra 10, significa que os desenvolvedores da câmera tiveram de empurrar 5 milhões de sensores a mais no espaço aonde anteriormente haviam “só” 5 milhões. Isto acarreta em dois problemas… sensores menores, menos espaço entre os sensores. Sensores menores significam menor sensibilidade, e consequentemente o processador da câmera precisa ampliar o sinal capturado pelo sensor para gerar a imagem. (EDIT 22 de dezembro de 2008: o usuário Eduardo Buscarolli do fórum Digifórum me alertou que esta relação com o campo eletromagnético e etc. não existe, e que o aumento do ruído nos sensores de menor tamanho se dá ao foto do fotodiodo menor ser menos eficiente [menos sensível à luz] o que afeta a relação sinal/ruído. Então, correção feita.)

Ruído digital são pontos multi coloridos na imagem, principalmente em áreas de sombras. Diversas câmeras tentam “recuperar” a imagem reduzindo o ruído… mas como a câmera não tem como saber quais pontos coloridos são ruídos, e quais são simplesmente detalhes da imagem, muitos destes detalhes vão embora de carona com o ruído, afetando a qualidade da imagem.

Este pensamento é simplista, pois a cada novo sensor as empresas descobrem forma de reduzir o tamanho dos sensores individuais de modo que não afete a sensibilidade dos mesmos. Desta forma tudo se torna uma relação de equilíbrio, a qualidade da imagem e captura dos detalhes irá melhorar a medida que aumenta-se os megapixels, até o momento em que satura o espaço/sensibilidade dos mesmos no sensor e a imagem, daí para frente, começa a degradar.

Os fabricantes respeitam este princípio? Nas linhas de câmeras mais profissionais, sim… mas o mesmo não vale para as linhas mais básicas. Os fabricantes sabem que a maioria das pessoas, ao invés de comparar as imagens produzidas com determinadas câmeras, simplesmente querem saber quantos megapixeis e quanto de zoom a câmera possui. Assim sendo, é mais interessante para eles empurrar a maior quantidade de pixels no sensor, mesmo em detrimento da qualidade da imagem como um todo. Até aonde isto importa, eu não sei, principalmente porque a maior parte do público destas câmeras compram máquinas com 5, 8 ou 10 megapixels para utilizar suas imagens em sites de internet, e-mail e orkut.

Distância Focal 50mm

Zoom óptico de Yx significa que a câmera aproxima em Y vezes a imagem. Existem dois erros aqui. Primeiro associar “zoom” diretamente com a “aproximação/ampliação” da imagem. O termo zoom significa que a distância focal da objetiva é móvel, e pode variar. A sensação de aproximação/ampliação do objeto fotografado esta ligada a distância focal da objetiva, que não precisa necessariamente ter zoom. Uma das objetivas da Canon com maior fator de aproximação/ampliação possui 1.200mm de distância focal, e seu fator de aproximação/ampliação é tão grande que ela não consegue focar em nada que esteja a menos de 14 metros de distância dela.

Distância Focal de 1.200mm

Veja as imagens ao lado para comparar a aproximação/ampliação de uma lente com 50mm de distância focal, e este monstro de 1.200mm (a área aproximada pela 1.200mm está destacada em cor na foto com a 50mm). Fonte das imagens.

Agora. Você tem idéia de quanto é o zoom deste monstro? Nenhum.
Ela não tem zoom. É o que chamamos de lente prime, ou fixa.

Agora é necessário compreender-se que quando alteramos a distância focal de uma objetiva, não estamos “aproximando” o objeto (a única forma de fazer isto é, de verdade, andando até ele). O que fazemos (ou melhor, a lente faz), é reduzir o ângulo de visão que temos (ou seja, a área visual captada pela lente) e assim criando a sensação de que estamos “nos aproximando” do objeto fotografado. A distância focal não afeta apenas o “tamanho” dos objetos… se você visualizar um objeto com uma lente com uma grande distância focal e depois, com uma lente com pouca distância focal, se aproximar do objeto até que ele tenha o mesmo tamanho que tinha na lente com maior distância focal, você poderá verificar que a relação entre os tamanhos dos objetos da cena, a perspectiva, e tudo mais será afetado pela mudança na distância focal. (Quanto maior a distância focal da objetiva, mais “chapada” fica a imagem, e menor a diferença de tamanho entre os objetos que estão em planos diferentes da cena).

Vamos comparar agora duas lentes zoom: a antiga câmera Sony F828 possui zoom óptico de 7x, fornecido por sua objetiva que equivale (em termos de filme 35mm) à 28-200mm (200/28 = 7.14). A Canon produz uma objetiva zoom para suas câmeras dSLR que, em câmeras de sensor menor como a XTi/XSi/40D e etc…, equivale a uma distância focal de 120-480mm (480/120 = 4). Se você colocar ambas no zoom máximo e fotografar um objeto distante verá que a Canon, com seus 480mm, aproximará muito mais o objeto do que a Sony, com seus 200mm, mesmo que o zoom da Sony seja de 7x, comparados com os 4x do zoom da Canon.

Conclusão. Quando se fala em zoom óptico de tantas vezes, este tantas significa muito mais o “range (distância entre a menor e maior distância focal da objetiva)” do que o fator de ampliação/aproximação dela. É um fator comparável quando se fala em câmeras com lente fixa (não cambiável), pois normalmente a distância focal mínima delas é próxima (entre 25 e 35mm), mas não serve para comparação das objetivas para dSLR pois elas possuem distancias focais mínimas variáveis (e por isto os fabricantes sequer tocam neste assunto nas dSLR).

Por isto cuidado quando comparar câmeras simples às dSLRs utilizando apenas o multiplicador do zoom. Ou, melhor ainda, não compare câmeras simples com dSLRs… é como comparar peixes e aves.

Em um próximo post falarei do mito: espaço de cor AdobeRGB possui mais cores do que o espaço sRGB.