Distância focal da lente, zoom ótico e digital na fotografia

Neste artigo exploramos a fundo o conceito de distância focal de uma lente fotográfica, com exemplos didáticos, também explicamos a diferença entre zoom ótico e digital na fotografia.

Explicamos a correlação entre distância focal e fator de corte de sensores e demonstramos o motivo de evitar zoom ótico nas suas fotografias.


Conteúdo


Introdução


Primeiro o conceito:

Distância focal é a distância entre o centro de uma lente e o seu foco.

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Depois, a prática:

Agora, como isso se traduz para aqueles números que vemos nas lentes?
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A distância focal das lentes fotográficas é  uma distância ótica entre o sensor da câmera (onde a imagem é focada) e o ponto onde as ondas de luz convergem dentro da lente (centro focal).

Distância focal; zoom; lente de zoom; zoom ótico; zoom digital; optical zoom; digital zoom; focal lengh; ângulo de visão; angle of viewE o que é distância ótica? É uma distância que não é física, ou seja, se você tentar medir a distância real entre o diafragma e o sensor, muito provavelmente você não encontrará uma medida idêntica à distância focal da sua lente.

Isso acontece porque as lentes geralmente produzem, entre o diafragma e o sensor da câmera, alguma magnificação (zoom) que pode levar ao encurtamento da distância real entre o diafragma e o sensor.

Como pode ser visto no esquema de uma câmera com uma lente de 50mm, a distância real entre o diafragma e o sensor é diferente da distância focal da lente.

Também é importante ressaltar que a distância focal da sua lente não é nenhuma medida física externa ou interna da própria lente.

A magnificação da imagem e o ângulo de visão são funções da distância focal.

Uma regra simples é que quanto maior a distância focal, maior a magnificação.

Veja a galeria de fotos abaixo e perceba como quanto maior o valor da distância focal, maior a magnificação, ou seja, mais próximo do fotógrafo fica o objeto da fotografia.

Além disso, quanto maior a distância focal, menor é o ângulo de visão da foto.

Veja o esquema abaixo e relacione com a galeria de fotos mostrada anteriormente – observe como quanto maior a distância focal, mais fechado e limitado fica o ângulo de visão (menos amplo).

Na última foto (300mm), o observador não consegue mais identificar o prédio da foto. O detalhe ficou tão recortado, que este relevo poderia ser de qualquer prédio da região.

Quando se compara com a primeira foto (50mm), percebemos que se trata do Louvre de Paris.

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Relação entre distância focal da lente e fator de corte do sensor

A relação entre a distância focal de uma lente e o ângulo de visão da fotografia depende do tamanho do sensor da câmera. Para uma mesma lente montada em câmeras diferentes:

Quanto menor o tamanho do sensor, menor o ângulo de visão.

Exemplo:

Uma lente de 100mm montada em uma câmera full frame fotografa com um ângulo de visão de aproximadamente 24 graus.

Esta mesma lente, montada em uma câmera com sensor APS-C com fator de corte de 1.5x, fotografa imagens com um ângulo de visão de aproximadamente 16 graus.

Ângulo-de-visão-tipos-de-sensor-

Ou seja, a lente de 100mm, quando montada em uma câmera de sensor APS-C, gera fotografias com o mesmo ângulo de visão que uma lente de 150mm montada em uma câmera full frame.

Desta forma, temos duas formas de especificar a distância focal de uma fotografia feita por uma câmera de sensor menor do que full frame:

1 – A distância focal como mostrada na lente;

2 – A distância focal equivalente caso esta mesma lente fosse utilizada em uma câmera full frame.

Veja abaixo um exemplo de uma foto com distância focal em 24mm.

A primeira imagem mostra a foto no sensor full frame, a segunda e a terceira mostram o recorte caso a mesma lente (de 24mm) fosse instalada em uma câmera com sensor APS-C (menor).

Devido ao tamanho menor do sensor APS-C, a imagem produzida pela câmera com sensor APS-C usando uma lente de 24mm tem ângulo de visão equivalente aquele que uma lente de 36mm produz em uma câmera com sensor full frame (24mm x 1.5 = 36mm).


Tipos de lentes fotográficas de acordo com a distância focal

Abaixo temos uma tabela que mostra uma classificação possível para lentes primárias de acordo com as suas distâncias focais.

Note que diferentes fabricantes adotam diferentes terminologias/nomenclaturas para diferentes distâncias focais (não há uma convenção universal).

Tipo de Lente Distância Focal 
Olho de peixe Até 16mm(1)
Super grande angular Até 24mm
Grande angular Até 35mm
Normal 40mm(2) a 85mm
Telefoto média 75mm(3) a 300mm
Super telefoto Mais de 300mm

(1) Nikon AF Fisheye-Nikkor 16mm f/2.8D
(2) Canon EF 40mm f/2.8 STM
(3) Leica SUMMARIT-M 75 mm f/2.5

Nesta tabela consideramos que qualquer lente olho de peixe pode ser também classificada como uma lente super grande angular.

Da mesma forma, qualquer lente super grande angular também pode ser considerada uma lente grande angular.

Assim, lentes olho de peixe e super grande angulares podem ser classificadas como subcategorias de lentes grande angulares.

A situação fica ainda mais complicada quando os fabricantes classificam suas lentes de zoom como grande angulares ou normais.

Devido à versatilidade das lentes de zoom, elas podem ser classificadas da forma que o fabricante achar mais conveniente.

Por exemplo, uma lente de 24-70mm é versátil o suficiente para produzir fotografias que uma lente super grande angular, uma grande angular ou uma normal produzem.

Mesmo assim, fabricantes costumam classificar esta lente como normal.

Note também que uma lente de 85mm pode ser classificada tanto como normal ou telefoto média.

Isto porque, neste caso, a classificação passa a depender não apenas da distância focal, mas também da disposição dos seus elementos internos.

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Veja mais sobre isto aqui: Tipos de Lentes Fotográficas, suas Funções e Aplicações


Lentes – classificação por zoom

A tabela abaixo classifica as lentes de acordo com o seu poder de zoom.

Primária 1x
Zoom Mais de 1x até 5x
Superzoom Mais de 5x

É importante ressaltar que lentes primárias têm apenas uma distância focal, enquanto lentes de zoom e superzoom têm distâncias focais variáveis.

O seguinte vídeo mostra o mecanismo de uma lente de zoom:


Zoom ótico

O zoom ótico que os fabricantes estampam em algumas das suas câmeras é um número sem muito valor significativo, já que o zoom ótico de verdade depende da razão entre a distância focal máxima e mínima da lente (ou seja, este não é um valor absoluto).

Para deixar mais claro, aqui vai um exemplo de comparação:


Lente 1: 18mm-200mm

Zoom ótico = 200/18 = 11,1 vezes

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Lente 2: 55mm-300mm

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Mesmo indo a 300mm, a lente 2 tem um valor para zoom ótico menor do que a lente 1, que vai apenas até 200mm.

Se quisermos comparar o poder de zoom de uma lente com o de outra, teríamos que ver a razão entre as distâncias focais máximas das duas lentes:

Lente 1: 200mm e Lente 2: 300mm

300/200= 1,5

Isto é, o “poder de zoom”, ou o poder de magnificação da segunda lente é 1,5 vezes maior do que o da primeira lente.

Apesar de muitos não utilizarem esta forma de comparação este exemplo esclareceu que, apesar de ter um zoom ótico menor, a lente 2 tem um poder de magnificação muito superior ao da lente 1.

Ou seja, comparar valores de zoom ótico não serve de nada para definir qual lente vai ter maior poder para amplificar a imagem.

A lição 1 então é: não olhe para “quantas vezes de zoom ótico” a lente tem.

Olhe para os valores máximo e mínimo de distância focal. Estes sim são valores absolutos que facilitam a comparação entre lentes diferentes, de fabricantes diferentes.

Vamos agora para a lição 2 sobre zoom ótico: quantidade de zoom ótico NÃO é sinônimo de melhor qualidade de lente.

Fotógrafos profissionais geralmente trabalham com lentes primárias (como são chamadas as lentes que possuem distância focal fixa, ou melhor, não têm zoom) ou ainda lentes com zoom ótico de, no máximo, 3 vezes.

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Isto porque, para obter zooms maiores do que 3 vezes, a lente pode acabar distorcendo a imagem, e ainda provocando aberrações cromáticas na mesma.

É possível que a câmera corrija algumas dessas alterações automaticamente, ou se não for o caso, o fotógrafo pode fazer esse tipo de correção usando um software de pós-produção.

Mas o fato é que a imagem gerada por uma lente de altíssimo zoom ótico não vai ter qualidade superior à de uma foto tirada por uma lente de boa qualidade com baixo ou nenhum zoom ótico.

Para ter uma noção de o quanto a distância focal influencia na imagem final, sugerimos que você teste o seguinte link da Nikon: Nikon – NIKKOR Lenses Simulator

Se você preferir a Canon, o link abaixo tem um approach mais simples para o mesmo tema: Canon – Comparador de campo de visão


Zoom digital

Distância focal; zoom; lente de zoom; zoom ótico; zoom digital; optical zoom; digital zoom; focal lengh; ângulo de visão; angle of viewAlgumas câmeras possibilitam o uso de um artifício para magnificar (ampliar) digitalmente a imagem.

A maioria das câmeras que permitem o fotógrafo fazer uso do zoom digital são câmeras pequenas, sem lentes de zoom.

Câmeras de celulares são exemplos de câmeras que permitem o uso – degradante – do zoom digital.

O zoom digital nada mais é do que um trecho de uma fotografia recortado e depois esticado (expandido) para o tamanho configurado na câmera.

Observe as imagens para ver como o zoom digital faz cair a qualidade da foto. Compare com a foto tirada com zoom ótico e veja como ela tem detalhes que a outra perdeu.

Digamos que a imagem sem zoom ótico contém 300 pixels por polegada (pixels per inch – PPI). Cada pixel guarda uma informação única de sua própria cor.

Com o zoom ótico em um ponto específico da cena, a câmera ignora partes da imagem e salva apenas a área onde o zoom foi aplicado.

Então, quando a imagem é esticada para o tamanho configurado na câmera, para manter a mesma taxa de pixels por polegada, um algoritmo da câmera cria cópias de pixels, interpolando as cores e a luminosidade entre os pixels que ficam em torno do pixel a ser copiado.

Bem matemático… Tanta ciência aplicada para criar uma foto de baixa qualidade.

Resumindo: Zoom digital – evite!

Apenas para complementar a informação, os seguintes algoritmos geralmente são utilizados para ampliação ou redução de imagem digital:

Bilinear, bicúbico e vizinho mais próximo (estes estão disponíveis no Photoshop – esta lista não é completa, já que existem outros algoritmos não mencionados aqui).

Para mais informações sobre algoritmos utilizados na ampliação ou redução de imagens, veja:

Dissertação: Algoritmos Genéricos para Interpolação Não-Linear de Imagem e Decodificação de Códigos Lineares, por Fabbryccio Cardoso


Relação entre distância focal e abertura do diafragma

Na hora de fotografar com uma câmera semiprofissional ou uma profissional, o fotógrafo pode escolher a melhor abertura do diafragma para a composição desejada independentemente da distância focal escolhida.

Por exemplo, ao utilizar uma lente de zoom 70-200mm como a Tamron (mostrada na foto), é possível utilizar qualquer combinação de f/stop entre 2.8 e 22 com qualquer distância focal entre 70 e 200mm (70, 71, 72,…, 200mm).

 A escolha da abertura do diafragma, ou f/stop, depende da profundidade de campo desejada. Quando menor a abertura do diafragma, maior é a profundidade de campo e mais próxima é a distância hiperfocal. 

Links patrocinados com exemplos de outras lentes de 70-200mm 2.8:

 

É importante notar que algumas lentes de zoom ou superzoom semiprofissionais não permitem que o fotógrafo utilize o f/stop mínimo em todas as distâncias focais. Esta limitação tem um porquê:

Os fabricantes projetam as lentes desta forma para que elas sejam menores, mais leves e, o mais importante, possam ter preços mais baixos.

Por exemplo, lentes de 18-55mm 1:3.5-5.6 (que têm um zoom de 3x) têm um f/stop mínimo de:

  • f/3.5 na distância focal mínima de 18mm;
  • f/5.6 na distância focal máxima de 55mm.

Isto significa que devido ao design da lente, o fotógrafo fica limitado a utilizar um f/stop maior para maiores distâncias focais.

No link patrocinado abaixo, note ma diferença de preços com aquelas lentes rápidas acima.

 


f/stop X Distância focal

A relação entre a distância focal de uma lente e a abertura do diafragma é demonstrada pelo f/stop.

O f/stop é uma razão entre a distância focal e o diâmetro da abertura do diafragma. Veja abaixo:

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Ou seja:

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Exemplos:

A- Em uma lente com distância focal de 100mm e um f/stop de f/4, o diâmetro aproximado da abertura do diafragma é de 25mm.

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B- Enquanto isso, para uma lente de 50mm, com o mesmo f/stop de f/4 o diâmetro da abertura do diafragma é de 12,5mm:

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É importante acrescentar também que quanto maior a abertura do diafragma, maior é o efeito de bokeh (desfoque) em uma foto.

Isto explica o motivo pelo qual para um mesmo f/stop, lentes de maior distância focal (como telefotos) são capazes de produzir um desfoque maior do que lentes de menor distância focal (como grande angulares).


Publicado originalmente em 23/10/2013. Última atualização em 25.

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