Difracção - O Problema da utilização de aberturas de diafragma pequenas



As duas imagens acima foram captadas com a mesma câmara e objectiva. Além disso, em ambas, foi usado um tripé robusto, cabo disparador e espelho levantado. No entanto existem notórias diferenças de nitidez entre elas, não? Porquê?
Ultimamente, com alguma insistência, tenho referido nalguns artigos que devemos evitar utilizar valores extremos de aberturas de diafragma, designadamente, aberturas de diafragma muito pequenas.
Pois bem, todos sabemos de maneira intuitiva que a qualidade óptica das objectivas não é igual, nem o seu comportamento é constante.
Independentemente da marca e da qualidade geral duma determinada objectiva, certo é que a sua qualidade óptica varia consoante as aberturas de diafragma utilizadas.
Outro dado que por experiência sabemos é que as objectivas alcançam os melhores resultados, em termos de nitidez de imagem, nas suas aberturas de diafragma intermédias.
Tudo isto é fácil de constatar pela leitura de testes gráficos de resolução mas certamente muitos pensarão que essas diferenças pouco importam na aplicação prática "no terreno" e numa utilização "normal". Nada mais errado! 



Na sequência dum pedido de análise dumas fotografias que em tempos recebi por parte dum leitor preocupado com a falta de nitidez que apresentavam as suas fotografias, decidi fazer este artigo demonstrativo daquilo que tenho tentado dizer. Ou seja, o motivo porque devemos evitar utilizar aberturas de diafragma muito pequenas desnecessariamente!

Penso que a análise das imagens (crop´s a 100%) chegará, por si só, para compreender os efeitos deste fenómeno que afecta a qualidade das nossas fotografias (falta de nitidez) denominado "Difracção".
Para que não hajam mal entendidos diga-se, desde já, que este fenómeno é transversal a todas as objectivas! Não se trata dum "mal" exclusivo das objectivas mais "baratas", de menor qualidade óptica, nem de casos de avaria. Claro que nem todas as objectivas o apresentam no mesmo grau ou maneira. Existem objectivas que, por exemplo, a partir dos f/16 revelam uma difracção muito elevada e outras cujo "problema" só se revela (e de maneira pouco severa) a partir dos f/22. Portanto, este é um fenómeno intrínseco a todas as objectivas e que cada um deve, caso a caso, testar e verificar quais os limites aceitáveis.
Sendo uma observação de carácter pessoal, a minha experiência diz-me que, genericamente, as objectivas de menor distância focal (Ultra-grande-angulares) parecem ser mais vulneráveis a este fenómeno que as objectivas de distância focal "normal" ou de grande distância focal (Teleobjectivas).


Então, qual a razão deste fenómeno? 


Duma maneira muito simples e básica, para entendermos "o porquê" devemos, antes de mais, saber que este fenómeno "Difracção" acontece sempre que a luz encontra uma barreira ou obstáculo.


Ilustração: Artur Ferreira


Como podem observar na ilustração, no caso da captação de luz com uma câmara (captação de fotografias), essa barreira é constituída pelas lâminas do diafragma. A luz que se dirige ao sensor é interpelada pelas lâminas que impedem, assim, que os diferentes comprimentos de onda que a compõem cheguem ao sensor ao mesmo tempo. Ou seja, as lâminas acabam por dispersar a luz que entra pela frente da objectiva.
Pensando na maneira como funciona o diafragma duma objectiva será simples imaginar o porquê da difracção afectar mais as imagens captadas com aberturas de f/22 do que, por exemplo a f/16 ou f/8. O orifício ou circulo formado pela utilização duma abertura de diafragma a f/22 é mais pequeno e impede mais a entrada de luz que a f/8! Por esse motivo, às ondas de luz primárias são adicionadas outras que, por não terem chegado de forma sincronizada, formaram uma imagem secundária - o efeito "borratado".
Este efeito (ou o seu grau de intensidade) depende também, ainda que de maneira menos notória, do tipo de sensor da câmara utilizada (densidade e número de píxeis para cada uma das cores primárias que possui) e pela relação "tamanho de sensor/quantidade de píxeis".

Em resumo, fica assim explicado o porquê da diminuição de nitidez das nossas fotografias quando utilizámos aberturas de diafragma muito pequenas!
Portando, caso seja desnecessário, deve evitar-se "fechar o diafragma" em exagero! Aliás, os motivos justificativos para o uso de aberturas muito pequenas são (a meu ver) apenas dois:
  1. Necessidade de aumento do tempo de exposição (que também pode ser efectuado doutra forma - com os filtros de Densidade Neutra "ND") ou;
  2. Necessidade de aumento da profundidade de campo (apenas deve utilizar-se quando fotografamos objectos relativamente próximos. Este é um conceito que varia com a distância ao objecto mas, genericamente, para objectos distantes e com focagem ao infinito não existe necessidade de recorrer a aberturas de diafragma muito pequenas. No caso da Macrofotografia, nomeadamente com recurso a foles de extensão, este conceito é ainda mais importante! Nestes casos, uma vez que a luz que chega ao sensor é diminuída pela extensão do fole com o inerente aumento de valor f/stop, por vezes, a fim de evitar casos de difracção extrema, só podem utilizar aberturas intermédias!)
Exceptuando estes dois motivos, para não comprometerem uma melhor resolução e perda de detalhe de imagem, já percebem porque se deve evitar utilizar aberturas de diafragma (muito) pequenas! 

Um último exemplo:

7 comentários:

Pedro Ryder disse...

Olá boa noite José Loureiro,

Excelente artigo. Muito interessante e útil.

Tenho experiência de fotografia de estúdio com grande formato (camara Sinar) nos anos 80. Recordo-me dessa época, a necessidade de utilizar diafragmas muito pequenos precisamente devido à falta de campo de profundidade. Nunca vi nem li sobre este fenómeno da difracção.
A pergunta que lanço prende-se com o formato digital e a qualidade das lentes DX por exemplo. Tenho uma 70-300 serie G da Nikon, com uma D7100 e já me questionei sobre a qualidade dessa lente. Ja várias vezes reparei que a qualidade das fotos são um pouco borratadas e com pouco recorte. Mas de facto, este tema dá que pensar se não será também este fenómeno.
Pergunto...se calhar, para cada lente, deveríamos fazer um teste semelhante e tentar perceber onde estão os diaragramas mais nítidos. Ou seja, cada lente deverá ter a sua banda de utilização optima?!

Concorda?

Os meus cumprimentos

Pedro Ryder

jose moreira alves disse...

Tenho bastante problemas nessa area vou verificar e pra ja uma mais valia os vosso ensino masi a dedicacao em cooperar para a formacao de outros exelente a vossa bonita atitude ,muito obrigado Sr. Jose.

Vidal Pinheiro disse...

Magnifico Artigo, José Loureiro, Eu so acrescentaria que ha uma outra razão para se utilizarem aberturas mais pequenas, princialmente em Fotografias nocturnas ou ao final do dia, mas que tambem se pode resolver com um filtro, que é o de conseguir o efeito de estrela nas luzes e pontos luminosos que enquadramos.

Jose Loureiro disse...

Olá Pedro
Sim, efectivamente cada objectiva tem o seu “/limite aceitável” de difracção. Já fotografei com objectivas que a f/16 apresentavam níveis de difracção altíssimos e com outras que a valores de aberturas de diafragma bem mais pequenos não revelavam o problema,
Por isso, sim, cada caso é um caso! Mas como viu o teste é bem simples de fazer e descobrir até onde podemos ir! Depois, dependendo do que queremos fotografar e como o queremos fazer, é uma questão de compromisso.

Jose Loureiro disse...

Caro Vidal Pinheiro
Certíssimo!
Esse é um outro caso particular (que realmente me esqueci de referir…) que poderá “justificar” a utilização de aberturas de diafragma mais pequenas.
Obrigado por lembrar!

DPinto disse...

Boa tarde José Loureiro Parabéns pela sua forma simples mas objetiva de explicar as coisas. Acho que descobri o " problema " da minha nova aquisição, tinha uma nikon d7000 e troquei por uma d300s. Tenho estado desanimado com a mesma pois a nivel de qualidade de foco estou um pouco desapontado pois ainda nao consegui tirar fotos com a mesma qualidade de crop da kinha d7000. O problema poderá ser mesmo o das aberturas com muito bem indica. Já tirei umas 1000 fotos com a 300s com vários valores, mas continua com muito menos qualidade ao ser ampliada a 100%, os pontos ficam sem definição ao contrario da d7000. Será que fiz má escolha ou é mesmo valores que não estou a conseguir configurar na d300s? Vi o seu teste e pelo que me deu a entender é uma maquina muito boa... mas ainda não consegui chegar a essa mesma opinião. Obrigado pelo seu trabalho e dedicação

Jose Loureiro disse...

Caro “DPinto”
Desconheço se está a fotografar em RAW (NEF) ou JPG…
Se estiver a fotografar em JPG (como penso que deve estar, pelo que descreve) o problema poderá estar nas configurações da câmara (compressão, recorte, saturação…). Mais concretamente na diferença de configurações que estava a utilizar na D7000 e agora na D300s.
Por último, deve ter em conta que a Nikon D7000 gera ficheiros de tamanho maior que a Nikon D300s. Portanto, se estiver a visualizar as imagens num PC, com a mesma resolução, um “crop” a 100% da D300s (12.3 Mp) terá menor tamanho que um da D7000 (16,2 Mp).