Entendendo as lentes das câmeras

Entender as lentes das câmeras pode ajudar a adicionar mais controle criativo à fotografia digital. Escolher a lente certa para uma tarefa pode tornar-se uma negociação complexa entre custo, tamanho, peso, velocidade da lente e qualidade de imagem. Esse artigo tem por objetivo aumentar o entendimento sobre o assunto através do fornecimento de uma visão geral dos conceitos relacionados a qualidade de imagem, comprimento de foco, perspectiva, lentes prime versus zoom e abertura ou número f.

Elementos das Lentes & Qualidade de imagem

Exceto as mais simples, todas as câmeras possuem lentes que são compostas de fato por vários “elementos”. Cada um desses elementos direcionam o caminho dos raios de luz para recriar a imagem o mais precisamente possível no sensor digital. O objetivo é minimar aberrações, ao mesmo tempo que utiliza menos e mais baratos elementos.

 

lens elements diagram

Aberrações óticas ocorrem quando pontos da imagem não se traduzem em pontos únicos depois de passar pelas lentes – causando o ofuscamento da imagem, redução do contraste ou desalinhamento das cores (aberração cromática). Lentes podem também sofrer com o brilho desigual e radialmente decrescente da imagem (vinheta) ou distorções. Mova o ponteiro do mouse sobre cada uma das opções abaixo para visualizar como essas aberrações podem impactar a qualidade da imagem em casos extremos:

Original Image Loss of Contrast Blurring
Chromatic Aberration Distortion
Vignetting Original

Qualquer um desses problema está presente em algum grau nas lentes. No restante desse artigo, quando uma lente for citada como tendo uma qualidade ótica menor que uma outra lente, isso se manifesta como alguma combinação dos artefatos acima. Alguns desses artefatos podem não ser tão condenáveis como outros, dependendo do assunto.

Influência das lentes no comprimento do foco

O comprimento do foco de uma lente determina seu ângulo de visão, e dessa forma também determina quanto do sujeito será ampliado para uma dada posição fotográfica. As Lentes grande-angulares tem comprimento de foco curto, enquanto Lentes tele-objetivas tem comprimento de foco longo.

lens focal length diagram

Nota: O local onde os raios de luz cruzam não é necessariamente  igual ao comprimento de foco como mostrado na figura acima, mas é ao invés disso grosseiramente proporcional a essa distância.

Nota: O Calculo acima assume que a câmera é orientada de tal modo que a dimensão máxima do assunto dada por “tamanho do sujeito” é a mais longa dimensão da câmera. O calculo não é adequado para uso em fotografia macro extrema.

Muitos dirão que o comprimento de foco também determina a perspectiva da imagem, mas estritamente falando, a perspectiva muda apenas com a localização de algo em relação ao assunto. Se alguém tenta preencher o quadro com os mesmo assuntos usando tanto uma lente grande-angular e uma tele-objetiva, então a perspectiva de fato muda, porque se força o movimento para perto ou para longe do assunto. Apensa nesses cenários, a lente grande angular exagera ou estica a perspectiva, ao passo que a lente tele-objetiva comprime ou achata a perspectiva.

O controle da perspectiva pode ser uma ferramenta de composição poderosa na fotografia, e frequentemente determina a escolha do comprimento de foco (quando se pode fotografar de qualquer posição). Mova o ponteiro do mouse sobre a imagem acima para visualizar uma perspectiva exagerada devido ao uso de uma lente grande angular. Note como o assunto enquadrado permanece quase idêntico – requerendo portanto uma posição mais próxima para a lente grande angular. Os tamanhos relativos dos objetos mudam de modo que a distância do corredor torna-se menor em relação às lâmpadas próximas.

A tabela a seguir fornece uma visão geral de quais comprimentos de foco definem uma lente como grande angular ou tele objetiva, além de seus usos típicos. Por favor note que os comprimentos de foco listados são apenas intervalos irregulares, e os usos reais podem variar consideravelmente; muitos usam lentes tele-objetivas em paisagens distantes para comprimir a perspectiva, por exemplo.

Comprimento de foco (*) Terminologia Fotografia típica
Less than 21 mm Grande angular extrema Arquitetura
21-35 mm Grande angular paisagem
35-70 mm Normal Rua & Documentário
70-135 mm Tele-objetiva média Retrato
135-300+ mm Tele-objetiva Esportes, Pássaros e Vida selvagem

*Nota: Os comprimentos de foco de lentes são para câmeras equivalentes a 35mm. Se você possuir uma câmera compacta ou DSLR, então você deve ter um sensor de tamanho diferente. Para ajustar os números acima para sua câmera, use o conversor de comprimento de foco disponível no tutorial de tamanhos de sensores de câmeras digitais.

Outros fatores podem influenciar também o comprimento de foco das lentes. Lentes tele-objetivas são mais suscetíveis a tremores da câmera já que pequenos movimentos da mão tornam-se maiores, de forma similar a experiência tremida de tentar observar uma cena por um binóculo. Lentes grande angulares são geralmente mais resistentes à dilatação, em parte porque os projetistas assumem que o sol tem maior probabilidade de ser enquadrado. Uma consideração final é que lentes média e tele-objetivas geralmente produzem uma qualidade ótica melhor para faixas de preço similares.

Comprimento de foco & fotos tiradas a mão

O comprimento de foco de uma lente pode ter um impacto significante em quão fácil ela consegue uma fotografia mais nítida. Comprimentos de foco longos requerem tempo de exposição curtos para minimizar o borrão causado por mãos trêmulas. Pense nisso como se alguém estivesse tentando manter firme uma caneta laser; quando se aponta a caneta para um objeto próximo o ponto brilhante salta menos do que quando apontado para objetos mais distantes.

shaky hands - rotational vibrations

Isso é principalmente causado por pequenas vibrações rotacionais que são aumentadas muito com a distância, ao passo que se estiverem presentes vibrações para cima/para baixo ou de um lado para outro, o ponto brilhoso do laser não mudaria com a distância.

shaky hands - vertical vibrations

A regra comum para estimar quão rápida a exposição precisa ser para um comprimento de foco específico é a regra sobre o comprimento do foco. Essa regra diz que para uma câmera de 35mm, o tempo de exposição precisa ser ao menos tão rápido quanto o comprimento de foco por segundo. Em outras palavras, quando se usa um comprimento de foco de 200mm em uma câmera de 35mm, o tempo de exposição precisa ser de ao menos 1/200 = de outra forma borrões podem ser difíceis de serem evitados.

Tenha em mente que essa regra é apenas um guia grosseiro; algumas lentes podem ser capazes de manter uma tomada por tempos muito mais longos ou mais curtos. Para usuários de câmeras digitais com sensores cortados, é necessário a conversão para um comprimento de foco equivalente aos 35mm.

Lentes Zoom & Lentes Prime

Uma lente Zoom é aquela onde o fotografo pode variar o comprimento de foco dentro de uma faixa pré-definida, ao passo que isso não pode ser alterado em uma lente “prime” ou de comprimento de foco fixo. A vantagem principal de uma lente Zoom é que é fácil obter uma grande variedade de composições ou perspectivas (desde que mudanças de lente não são necessárias). Essa vantagem é  frequentemente crítica para assuntos dinâmicos, como em fotojornalismo e fotografia de crianças.

Tenha em mente que o uso de uma lente Zoom não necessariamente significa que não é preciso mudar de posição; a lente Zoom apenas aumenta a flexibilidade. No exemplo abaixo, a posição original é mostrada junto com duas alternativa com uma lente Zoom. Se uma lente Prime fosse usada, a mudança de composição não teria sido possível sem cortar a imagem (se uma composição mais apertada fosse desejável). De forma similar ao exemplo da seção anterior, a mudança de perspectiva foi alcançada pela redução do zoom e a aproximação do sujeito. De forma alternativa, para alcançar o efeito de perspectiva oposto, poderia aumentar o zoom e se distanciar do sujeito.

Duas opção disponíveis com uma Lente Zoom:
Mudança de composição Mudança de perspectiva

Por quê limitar intencionalmente suas opções pelo uso de uma lente Prime? Lentes Prime existem há mais tempo do que lentes Zoom, e ainda oferecem muitas vantagens sobre suas contra-partes mais modernas. Quando lentes Zoom chegaram ao mercado pela primeira vez, frequentemente tinha-se que sacrificar uma quantidade significativa de qualidade ótica. Porém, as lentes Zoom mais recentes geralmente não produzem imagens de qualidade baixa perceptíveis, a menos que sejam examinadas por olhos treinados (ou em impressões muito grandes).

As principais vantagens das lentes Prime são custo, peso e velocidade. Uma lente Prime barata pode geralmente fornecer uma imagem de boa (ou melhor) qualidade se comparada mesmo com lentes Zoom de alto custo. Adicionalmente, se for preciso apenas uma pequena fração da faixa de comprimento de foco para uma lente Zoom, então uma lente Prime com um comprimento de foco similar será significantemente menor e mais leve. Finalmente, a melhor lente Prime quase sempre oferece uma melhor habilidade de captação de luz (maior abertura máxima) que a mais rápida das lentes Zoom – frequentemente crítico em esportes com baixa iluminação/fotografia em teatro, e quando uma profundidade de campo rasa é necessária.

Para câmeras digitais compactas, lentes listadas com uma designação de zoom de 3X, 4X, etc referem-se a taxa entre o comprimento de foco mais longo e o mais curto. Portanto, uma designação de zoom maior não significa necessariamente que a imagem pode ser mais aumenta (já que esse zoom pode ser apenas um ângulo de visão mais largo quanto estiver no máximo). Adicionalmente, zoom digital não é a mesma coisa que zoom ótico, sendo que a anterior apenas aumenta a imagem através de interpolação.

Influência da abertura das lentes ou Número F

A faixa de abertura de uma lente se refere a quantidade que a lente pode se abrir ou fechar para deixar mais ou menos luz entrar, respectivamente. Aberturas são listadas em termos de números f, que quantitativamente descrevem a área de captação de luz relativa (retratada abaixo).

Nota: o orifício da abertura (iris) é raramente um circulo perfeito, devido a presença de 5-8 diafragmas de lentes estilo lâmina.

Note que aberturas maiores são definidas com números f menores (frequentemente muito confuso). Esses dois termos são frequentemente trocados erroneamente; o restante desse artigo fará referência a lentes em termos de seus tamanhos de abertura. Lentes com grandes aberturas são descritas também como sendo “mais rápidas”, porque para uma dada velocidade ISO, a velocidade do obturador pode ser mais rápida para a mesma exposição. Adicionalmente, uma abertura menor significa que o objeto pode estar em foco mesmo a uma grande distância, um conceito também conhecido como profundidade de campo.

f-# Impacto correspondente em Outras propriedades:
Area de captação de luz
(tamanho da abertura)
Velocidade necessáriado obturador Profundidadede campo
Maior Menor Mais lenta Mais profunda
Menor Maior Mais rápida Mais rasa

Quando estiver considerando comprar uma lente, as especificações listam de forma comum as aberturas máxima (e talvez a mínima) disponíveis. Lentes com uma faixa de aberturas maior fornecem uma flexibilidade artística maior, em termos tanto de exposição quando de profundidade de campo. A abertura máxima é talvez a mais importante das especificações da lente, por isso é frequentemente listada na caixa junto com o comprimento de foco.

Canon camera lens boxes

Um número f de X pode ser mostrado como 1:X (ao invés de f/X), como mostrado abaixo em uma lente Canon 70-200 f/2.8 (cuja caixa está acima também e lista f/2.8).

maximum aperture in 1:X format

Fotografia de retratos e esportes/teatro internos frequentemente necessitam de lentes com aberturas máximas muito grandes, para serem capazes de uma profundidade de campo rasa ou de uma velocidade do obturador rápida, respectivamente. A profundidade de campo rasa em um retrato ajuda a isolar o sujeito do fundo. Para câmeras DSLR, lentes com grandes aberturas máximas fornecem imagens significativamente brilhantes no visor – possivelmente crítico para fotografia noturna ou com baixa iluminação. Essa lentes com frequência entregam um auto-foco mais rápido e mais preciso em baixa iluminação. O foco manual é também mais fácil poque a imagem no visor possui uma profundidade de campo mais rasa (tornando-a assim mais visível quando os objetos ficam ou saem de foco).

Aberturas Máximas Típicas Habilidade Relativa de Captação de Luz Tipos Típicos de Lentes
f/1.0 32X Lentes Prime mais rápidas disponíveis
(Para uso Consumer)
f/1.4 16X Lentes Prime rápidas
f/2.0 8X
f/2.8 4X Lentes Zoom mais rápidas
(para Abertura Constante)
f/4.0 2X Lentes Zoom Leves ou Primes tele-objetivas extremas
f/5.6 1X

Aberturas mínimas para as lentes nem chegam perto da importância da abertura máxima. Isso se deve principalmente porque aberturas mínimas são raramente usadas devido a ofuscação da foto por causa da difração das lentes, e porque pode ser necessário um tempo de exposição proibitivamente longo. Para os casos onde uma profundidade de campo e extrema é desejada, então lentes com aberturas mínimas menores (números f máximos maiores) permitem uma profundidade de campo maior.

Finalmente, algumas lentes Zoom em DSLR e câmeras digitais compactas listam frequentemente uma faixa de abertura máxima, porque isso pode depender de quão rápido é o zoom. Essas faixas de abertura portanto se referem apenas a faixa de abertura máxima, não a faixa global. Uma faixa de f/2.0-3.0 significaria que a abertura máxima disponível gradualmente muda de f/2.0 (com zoom no mínimo) para f/3.0 (com zoom no máximo). O benefício primário de ter uma lente com uma abertura constante é que os ajustes de exposição são mais previsíveis, não importando o comprimento de foco.

Note também que apenas porque a abertura máxima de uma lente pode não ser usada, isso não significa que essa lente não seja necessária. Lentes tipicamente tem menos aberrações quando elas fazem a exposição com um ou dois números f abaixo de sua abertura máxima (como ao usar um ajuste de f/4.0 em uma lente com uma abertura máxima de f/2.0). Isso pode portante significar que se uma melhor qualidade for desejada  para uma fotografia de f/2.8, uma lente de f/2.0 ou f/1.4 pode produzir uma qualidade melhor do que uma lente com uma abertura máxima de f/2.8.

Outras considerações incluem o custo, tamanho e peso. Lentes com aberturas máximas maiores são tipicamente muito mais pesadas, maiores e mais caras. O tamanho/peso pode ser crítico para fotografia de vida selvagem, escaladas e viagens, porque todas essas opções com frequência usam lentes pesadas ou precisam que se carregue equipamento para períodos extensos de tempo.

Traduzido de Cambridge In Colour

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