Difração

Obstáculo a qualidade de imagem

Um dos principais motivos de quem adquire uma câmera DSLR ou mirrorless com sensor grande (pelo menos APS-C) é a qualidade de imagem. O conjunto óptico destas máquinas é potente o suficiente para entregar altíssimo desempenho na reprodução de detalhes, mas sem alguns cuidados isto simplesmente pode não acontecer: trabalhar fora das aberturas otimizadas, não cuidar da velocidade do obturador ou não saber operar a máquina; são fatores que colaboram para as “fotos ruins” além de composição, cores, luz…

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Nossa foto dos testes de hoje: composição ruim, assunto sem graça, luz pior ainda… As boas fotos vão muito além câmera, exposição e problemas ópticos.

Em mais um artigo do blog do zack explicarei a vocês sobre a difração, que acontece dentro da câmera a partir de determinadas aberturas e como trabalhar de “maneira otimizada” para extrair o melhor destes equipamentos. Será uma relação de f/stop, tamanho do pixel do sensor e destino das imagens. Boa leitura e boa sorte na compreensão disto tudo, amiguinhos.



NOTA: Levarei em consideração apenas os sistemas DIGITAIS mais usados por vocês com ótima relação “qualidade de imagem / tamanho”: câmeras com sensor full frame (135) e APS-C. Máquinas de filme, compactas digitais de bolso, celulares e sistemas maiores (médio e grande formato) tem características distintas quanto aos valores deste artigo e não serão avaliados.

DIFRAÇÃO – TEORIA

*A difração é um fenômeno que acontece quando uma onda encontra um obstáculo e está relacionada com a propriedade das ondas de transportarem energia de um ponto ao outro. Grosso modo quando ela passa por um obstáculo a onda toma diferentes caminhos cujos comprimentos podem variar. Como as ondas difratadas tem a mesma fase da onda de origem, elas interagem entre si e recombinam seus máximos e mínimos de amplitude, resultando em ondas mais fortes; mais fracas; ou variáveis. *[parágrafo com informações da Wikipedia]

A difração acontece quando a onda atinge um obstáculo.

A difração acontece quando a onda atinge um obstáculo.

A luz sendo uma onda que conduz energia eletromagnética também sofre difração quando encontra um obstáculo. E quem num sistema de lentes para máquina fotográfica pode ser um obstáculo para esta onda? O diafragma. Ele que controla a quantidade de luz que entra na câmera e tem diversas consequências: totalmente aberto e a profundidade de campo é curta, com bastante luz para registrar a foto; e fechado a profundidade de campo aumenta e menos luz registra a foto. Mas feche-o demais e o diafragma torna-se um obstáculo para a luz.

“Retrato” com a Nikon D800E + AF-S Nikkor 85mm f/1.4G em f/16; abertura pequena é um obstáculo para a luz.

“Retrato” com a Nikon D800E + AF-S Nikkor 85mm f/1.4G em f/16; abertura pequena é um obstáculo para a luz.

O problema é que a onda “recombinada” perde a fase e amplitude da onda original, e essa mistura traduz em perda de nitidez. Simplesmente isto atrapalha detalhes finos que seriam ampliados na hora da revelação, exigindo cuidado do fotógrafo dependendo do destino que as imagens terão. 1) Diafragma fechado demais “tira” a resolução da foto; 2) diafragma aberto não utiliza o “miolo bom” da lente; 3) diafragma controla a quantidade de luz que entra na câmera; e pra ajudar 4) nos sistemas digitais, dependendo do tamanho dos pixels de cada sensor a difração é mais ou menos notável depois da ampliação. Tudo isto deve ser levado em consideração pensando em qualidade.

A ABERTURA ÓPTICA IDEAL

A abertura óptica ideal será uma relação entre 1) abertura ótima da lente; 2) tamanho do pixel do sensor. Os sensores digitais tem pontos tão pequenos que são capazes de resolver tantos detalhes, que só testando lente por lente, em sensor por sensor, que conseguiremos determinar a abertura óptica ideal de cada conjunto. Se vocês quiserem se aprofundar nesta relação, um fotógrafo da Universidade de Cambridge construiu um site específico sobre o assunto com uma base de dados com o tamanho do pixel da maioria das DSLR Canon e Nikon, e uma aproximação do limite de difração de cada abertura, baseado no disco de Airy.

http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography.htm, ferramenta interativa de abertura da lente e modelo de câmera.

Ferramenta interativa de abertura da lente e modelo de câmera, no site Cambridge in Colour.

Considerando que a difração é um fenômeno que se manifesta quando a luz passa por um obstáculo, vamos analisar somente as aberturas das lentes menores que f/4. Qualquer coisa antes do f/4 dificilmente gerará difração visível da luz em sistemas grandes como APS-C e full frame. Também as lentes para DSLR/mirrorless não são “limitadas pela difração”; ou seja, elas exigem alguns stops fechados da abertura máxima para atingir resolução otimizada. Portanto faz sentido analisar de f/4 para cima (número maior, abertura menor) os impactos da difração nas “aberturas boas” das lentes.

Difração da EOS 5D Mark II + EF 100mm f/2.8L IS USM; a partir de f/11 a difração rouba parte da nitidez da imagem.

Difração da EOS 5D Mark II + EF 100mm f/2.8L IS USM; a partir de f/11 a difração rouba parte da nitidez da imagem.

Em f/32 o arquivo é considerado inútil na minha opinião.

Em f/32 o arquivo é considerado inútil na minha opinião.

CONSEQUÊNCIAS PARA WEB  E PRINT

As fotos trocadas pela internet são menores que os arquivos originais de vários megapixels de cada câmera (pixels com ou sem difração), e estes arquivos são recalculados para ficarem menores, perdendo informações (de difração ou não). Neste caso o blablabla sobre abertura otimizada pode ser esquecido. A difração será eliminada na recombinação dos pixels na hora de reduzir os arquivos para web e o fotógrafo pode clicar aliviado sem se preocupar com a perda de nitidez além do f/stop limite da sua câmera.

“Pedras” com a EOS 5D Mark II + EF 24-105mm f/4L IS USM em f/13 1/320 ISO125 @ 105mm; para saídas web até as aberturas menos ideais oferecem resolução de sobra.

“Camuflagem” com a EOS 5D Mark II + EF 24-105mm f/4L IS USM em f/13 1/320 ISO125 @ 105mm.

Crop 100%, detalhe antes da interpolação dos pixels; difração e distorção atmosférica, que somem na redução para web.

Crop 100%, detalhe antes da interpolação dos pixels; difração e distorção atmosférica, que somem na redução para web.

Já para fotografias que serão impressas em grande formato todo cuidado é pouco, e o fotógrafo deve levar os consideração as aberturas otimizadas da lente. Desta forma é possível imprimir fotos do tamanho de galeria com detalhes que podem ser apreciados de perto, sem perda de nitidez por causa de limites extrapolados na operação do equipamento.

“Muralha” com a Sigma DP2M em f/8 1/80 ISO100; aberturas otimizadas para impressões de grande formato.

“Muralha” com a Sigma DP2M em f/8 1/80 ISO100; aberturas otimizadas para impressões de grande formato.

Crop 100%, o nível de detalhes do sensor Foveon X3 para grandes prints.

Crop 100%, o nível de detalhes do sensor Foveon X3 para grandes prints.

Crop 100%, nem pensar em difração nestas imagens.

Crop 100%, nem pensar em difração nestas imagens.

Primeiros testes de impressão em tamanhos modestos, de 1.5x1m.

Primeiros testes de impressão em tamanhos modestos, de 1.5x1m.

CONCLUSÃO

Com ou sem difração, outros fatores influenciam na qualidade de imagem de uma fotografia: foco, fotos tremidas, lentes imperfeitas, sujeitos em movimento; e nem começamos a falar de composição, cores, contraste, assunto… A difração só faz diferença em limites teóricos de nitidez, câmeras no tripé e lentes de altíssima qualidade. Às vezes um pouco de difração funciona na imagem se precisamos fechar as lentes para outros efeitos, como obturadores de baixa velocidade ou profundidade de campo longa em paisagens. E ainda por cima o fotógrafo deve lembrar qual destino das imagens: se forem por exemplo recalculadas para internet, com certeza a falta de nitidez óptica será substituída pela falta de informações. Enfim pensem antes do que está na frente da câmera; na luz, na composição, nas cores… Abraços e bons clicks.