O que é profundidade de campo e como ela ocorre?

Muitas coisas contribuem para a qualidade estética de uma imagem. Uma coisa, em particular, é a profundidade de campo. Fotógrafos experientes sabem como manipular esse aspecto para obter o visual que procuram.

Mas, há muita desinformação por aí sobre o que é profundidade de campo e suas causas.

Este artigo explicará tudo o que você precisa saber sobre a física da profundidade de campo.

O que é profundidade de campo?

A profundidade de campo se refere à zona de foco em uma imagem. Esta é a área da imagem que está em um nível aceitável de nitidez. As áreas na frente e atrás desta área aparecerão fora de foco ou borradas.

Uma profundidade de campo rasa se refere a quando esta zona de foco é muito fina, enquanto uma profundidade de campo mais profunda pode ter a maior parte da imagem em foco.

Uma profundidade de campo rasa, como mostrado na imagem de duas flores nas teclas do piano, tem uma pequena faixa da fotografia em foco, enquanto o resto da imagem está fora de foco. Quanto mais longe da área de foco, mais desfocada ou desfocada a imagem se torna.

Em contraste, uma profundidade de campo mais profunda, conforme mostrado na paisagem abaixo, tem mais ou menos todas as partes da imagem em foco.

A Ciência da Profundidade de Campo

A física por trás do motivo pelo qual as câmeras produzem a profundidade de campo é relativamente complicada. Isso pode ser explicado usando o conceito de círculos de confusão.

Na óptica, um círculo de confusão é o ponto que se forma quando a luz não está perfeitamente focada.

Em uma câmera, a luz entra em uma lente que focaliza a luz no sensor da câmera. Lembre-se de quando era criança e de usar uma lupa para focar a luz no papel, fazendo com que ele pegasse fogo.

Na imagem acima, o diagrama central mostra um cone de luz perfeitamente focado, resultando em um círculo muito pequeno. É aqui que os dois raios externos de luz se unem e significa que a luz está focada - exatamente como com a lente de aumento.

Os diagramas acima e abaixo representam a luz que foi focalizada de maneira imperfeita, resultando em círculos maiores de confusão, que pareceriam desfocados.

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O objetivo é fazer com que a lente foque a luz no sensor em círculos menores que o tamanho do pixel, pois essa seria a parte mais nítida da imagem. Mas, as câmeras podem focalizar apenas em um ponto. Qualquer coisa na frente ou atrás desse ponto produzirá círculos maiores de confusão e tornará essas partes da imagem fora de foco.

Portanto, a profundidade de campo é a área onde os raios de luz produzem círculos no sensor menores que os pixels.

O que causa profundidade de campo?

A profundidade de campo é determinada por quatro coisas: o diâmetro da abertura, a distância até o assunto, o comprimento focal e o tamanho dos pixels.

Tamanho do pixel

Uma vez que algo é nítido em uma imagem se a luz focalizada torna um círculo menor que o tamanho do pixel, segue-se que pixels maiores significarão que mais está em foco. Portanto, aumentar o tamanho do pixel aumenta a profundidade de campo e vice-versa.

Abertura

Como explicado acima, a abertura, ou F-stop, é a largura da lente que permite a luz através do sensor.

A abertura de uma lente pode ser maior ou menor para permitir a entrada de mais ou menos luz. À medida que a abertura fica menor (número F-stop mais alto), mais da imagem ficará em foco. Em outras palavras, uma abertura menor resulta em uma profundidade de campo mais profunda e vice-versa.

Isso é retratado nas duas imagens a seguir. Em f1.4 (uma abertura muito ampla, superior), muito pouco da imagem está em foco:

Enquanto isso, em f22 (uma abertura muito fechada, parte inferior), grande parte da imagem está em foco:

Isso ocorre porque, em aberturas maiores, mais luz entra na lente. Por definição, menos dessa luz estará alinhada com a lente. A luz tem que se dobrar mais para atingir o sensor e, por causa disso, muitos dos raios de luz se encontrarão antes ou depois do sensor, o que significa que está borrado.

Distância da lente

Quanto mais próximo você estiver do objeto, menor será a profundidade de campo. Quanto mais longe, mais profunda é a profundidade de campo. Em algum ponto, tudo após um determinado ponto estará em foco - isso é conhecido como distância hiperfocal.

Isso acontece da mesma forma que a abertura. Quanto mais próximo você estiver de um objeto, mais angulares serão os raios de luz que entram na lente. Como acima, isso significa que a luz tem que dobrar mais antes de se encontrarem, o que significa que a profundidade de campo será mais estreita.

Comprimento focal

O comprimento focal é a distância entre o ponto nodal posterior (uma parte complexa da lente que refrata a luz) e o sensor de imagem. O comprimento focal é importante porque é o comprimento necessário para dobrar os raios de luz em um ponto de foco. Quanto menor for o comprimento focal, mais nítidos serão os raios de luz. Isso significa que as seções fora de foco estão mais próximas do plano da imagem (o sensor) e menos fora de foco.

As distâncias focais mais curtas têm uma profundidade de campo mais ampla, e as distâncias focais mais longas têm uma profundidade de campo mais estreita. Portanto, se você tiver uma lente de 50 mm e outra de 600 mm à mesma distância do assunto, a lente de 600 mm terá uma profundidade de campo menor.

Smartphones e Fotografia Computacional

Mesmo que os smartphones tenham aberturas muito amplas, eles lutam para criar a mesma profundidade de campo que as DSLRs com lentes excelentes alcançam. Mas, como eles têm uma distância focal muito pequena, eles têm uma profundidade de campo realmente ampla, o que significa que grande parte da imagem estará em foco.

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Entre na fotografia computacional. O software atingiu o ponto em que pode simular a profundidade de campo processando a imagem.

Ao contrário da fotografia tradicional, a fotografia computacional cria um “mapa de profundidade” da imagem que tenta determinar onde estão todos os objetos na cena. Em seguida, ele usa algoritmos sofisticados para criar planos de fundo desfocados convincentes, o que é mais difícil do que parece!

O que focar

No final do dia, a ótica que causa a existência da profundidade de campo é um assunto relativamente complicado. Esperançosamente, este artigo ajudou você a entender o que é profundidade de campo, como ela é causada e como manipulá-la.

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