Profundidade de campo refere-se à faixa de distância que aparece aceitavelmente nítida. Ela varia dependendo do tipo de câmera, abertura e distância de foco, embora o tamanho da impressão e a distância de visualização também possam influenciar nossa percepção de profundidade de campo. Este tutorial visa dar uma melhor compreensão intuitiva e técnica para fotografia, e fornece uma calculadora de profundidade de campo para mostrar como ela varia com suas configurações.
A profundidade de campo não muda abruptamente de nítida para não nítida, mas ocorre como uma transição gradual. Na verdade, tudo imediatamente à frente ou atrás da distância de foco começa a perder nitidez — mesmo que isso não seja percebido por nossos olhos ou pela resolução da câmera.
Como não há ponto crítico de transição, um termo mais rigoroso chamado "círculo de confusão" é usado para definir o quanto um ponto precisa ser desfocado para ser percebido como não nítido. Quando o círculo de confusão se torna perceptível aos nossos olhos, esta região é dita estar fora da profundidade de campo e, portanto, não mais "aceitavelmente nítida". O círculo de confusão acima foi exagerado para clareza; na realidade, seria apenas uma minúscula fração da área do sensor da câmera.
Quando o círculo de confusão se torna perceptível aos nossos olhos? Um círculo de confusão aceitavelmente nítido é vagamente definido como aquele que passaria despercebido quando ampliado para uma impressão padrão de 8x10 polegadas, observada a uma distância padrão de cerca de 30 cm.
Nesta distância de visualização e tamanho de impressão, fabricantes de câmeras assumem que um círculo de confusão é insignificante se não maior que 0,01 polegadas (quando ampliado). Como resultado, fabricantes usam o padrão de 0,01 polegadas ao fornecer marcadores de profundidade de campo nas lentes (mostrado abaixo para f/22 em lente de 50mm). Na realidade, uma pessoa com visão 20/20 ou melhor pode distinguir características 1/3 deste tamanho, então o círculo de confusão precisa ser ainda menor para atingir nitidez aceitável em toda a imagem.
Um círculo de confusão máximo diferente também se aplica para cada combinação de tamanho de impressão e distância de visualização. No exemplo anterior de pontos desfocados, o círculo de confusão é realmente menor que a resolução da sua tela para os dois pontos de cada lado do ponto focal, e por isso são considerados dentro da profundidade de campo. Alternativamente, a profundidade de campo pode ser baseada em quando o círculo de confusão se torna maior que o tamanho dos pixels da sua câmera digital.
Note que a profundidade de campo apenas define um valor máximo para o círculo de confusão, e não descreve o que acontece com regiões uma vez que ficam fora de foco. Essas regiões também são chamadas de "bokeh", do japonês (pronuncia-se bo-ké). Duas imagens com profundidade de campo idêntica podem ter bokeh significativamente diferente, pois isso depende do formato do diafragma da lente. Na realidade, o círculo de confusão geralmente não é realmente um círculo, mas é apenas aproximado como tal quando muito pequeno. Quando se torna grande, a maioria das lentes o renderiza como forma poligonal com 5-8 lados.
Embora tamanho de impressão e distância de visualização influenciem o quão grande o círculo de confusão parece aos nossos olhos, abertura e distância de foco são os dois principais fatores que determinam o quão grande o círculo de confusão será no sensor da sua câmera. Aberturas maiores (número f-stop menor) e distâncias de foco mais próximas produzem profundidade de campo mais rasa. O teste a seguir mantém a mesma distância de foco, mas altera a configuração de abertura:
nota: imagens tiradas com lente de 200 mm (campo de visão de 320 mm em câmera 35 mm)
Note que a distância focal não foi listada como influenciando a profundidade de campo, contrariamente à crença popular. Embora lentes teleobjetivas pareçam criar profundidade de campo muito mais rasa, isso é principalmente porque são frequentemente usadas para ampliar o assunto quando não se pode chegar mais perto. Se o assunto ocupa a mesma fração da imagem (ampliação constante) tanto para uma teleobjetiva quanto para uma grande angular, a profundidade de campo total é virtualmente* constante com a distância focal! Isso exigiria que você chegasse muito mais perto com uma grande angular ou se afastasse muito com uma teleobjetiva, como demonstrado no gráfico a seguir:
| Distância Focal (mm) | Distância de Foco (m) | Profundidade de Campo (m) |
|---|---|---|
| 10 | 0.5 | 0.482 |
| 20 | 1.0 | 0.421 |
| 50 | 2.5 | 0.406 |
| 100 | 5.0 | 0.404 |
| 200 | 10 | 0.404 |
| 400 | 20 | 0.404 |
Nota: Cálculos de profundidade de campo a f/4.0 em câmera com fator de corte 1.6X,
usando círculo de confusão de 0.0206 mm.
Observe como há de fato uma mudança sutil para as menores distâncias focais. Este é um efeito real, mas é insignificante comparado a abertura e distância de foco. Embora a profundidade de campo total seja virtualmente constante, a fração da profundidade de campo que está à frente e atrás da distância de foco muda com a distância focal, como demonstrado abaixo:
| Distribuição da Profundidade de Campo | ||
|---|---|---|
| Distância Focal (mm) | Traseira | Frontal |
| 10 | 70.2 % | 29.8 % |
| 20 | 60.1 % | 39.9 % |
| 50 | 54.0 % | 46.0 % |
| 100 | 52.0 % | 48.0 % |
| 200 | 51.0 % | 49.0 % |
| 400 | 50.5 % | 49.5 % |
Isso expõe uma limitação do conceito tradicional de PdC: ele só considera a PdC total e não sua distribuição ao redor do plano focal, embora ambos possam contribuir para a percepção de nitidez. Note como uma grande angular fornece PdC mais gradualmente desvanecida atrás do plano focal do que à frente, o que é importante para fotografias de paisagem tradicionais.
Distâncias focais maiores também podem parecer ter profundidade de campo mais rasa porque ampliam o fundo em relação ao primeiro plano (devido ao seu ângulo de visão mais estreito). Isso pode fazer um fundo fora de foco parecer ainda mais fora de foco porque seu desfoque foi ampliado. No entanto, este é outro conceito totalmente diferente, já que profundidade de campo descreve apenas a região nítida de uma foto — não as regiões desfocadas.
Por outro lado, ao permanecer no mesmo local e focar em um assunto à mesma distância, uma lente de maior distância focal terá profundidade de campo mais rasa (embora as fotos enquadrem o assunto de forma totalmente diferente). Isso é mais representativo do uso cotidiano, mas é um efeito devido a maior ampliação, não à distância focal.
Profundidade de campo também parece mais rasa para câmeras SLR do que para compactas, porque SLRs requerem maior distância focal para atingir o mesmo campo de visão (veja tutorial sobre tamanhos de sensores de câmeras digitais para mais sobre este tópico).
*Nota Técnica: Descrevemos a profundidade de campo como virtualmente constante porque existem casos limite onde isso não se mantém. Para distâncias de foco resultando em alta ampliação, ou muito próximas da distância hiperfocal, lentes grande angular podem fornecer maior PdC que teleobjetivas. Por outro lado, em alta ampliação o cálculo tradicional de PdC torna-se impreciso devido a outro fator: ampliação da pupila. Isso reduz a vantagem de PdC para a maioria das grande angulares, e aumenta para teleobjetivas e macros. No outro caso limite, próximo à distância hiperfocal, o aumento de PdC surge porque a grande angular tem maior PdC traseira, e pode assim atingir mais facilmente nitidez crítica no infinito.
Para calcular a profundidade de campo, primeiro precisa decidir um valor apropriado para o círculo de confusão máximo permitido. Isso baseia-se tanto no tipo de câmera (tamanho do sensor ou filme), quanto na combinação de distância de visualização/tamanho de impressão. Sem dúvida, saber isso antecipadamente muitas vezes não é simples. Experimente a ferramenta de calculadora de profundidade de campo para ajudar a encontrar isso para sua situação específica.
Outra implicação do círculo de confusão é o conceito de profundidade de foco (também chamado "espalhamento de foco"). Difere da profundidade de campo porque descreve a distância sobre a qual a luz é focalizada no sensor da câmera, em oposição ao assunto:
Diagrama representando profundidade de foco versus abertura da câmera. As linhas roxas que compõem a borda de cada região sombreada representam os ângulos extremos nos quais a luz poderia potencialmente entrar na abertura. O interior das regiões sombreadas em roxo representa todos os outros ângulos possíveis.
O conceito-chave é este: quando um objeto está em foco, raios de luz originados daquele ponto convergem em um ponto no sensor da câmera. Se os raios atingem o sensor em locais ligeiramente diferentes (chegando em um disco em vez de um ponto), então este objeto será renderizado como fora de foco — e cada vez mais dependendo de quão separados os raios estão.
Por que não usar apenas a menor abertura (maior número) para atingir a melhor profundidade de campo possível? Além do fato de que isso pode exigir velocidades do obturador proibitivamente longas sem tripé, abertura demasiado pequena suaviza a imagem criando um círculo de confusão maior (ou "disco de Airy") devido a um efeito chamado difração — mesmo dentro do plano de foco. A difração rapidamente se torna fator mais limitante que profundidade de campo conforme a abertura diminui. Apesar de sua extrema profundidade de campo, é também por isso que "câmeras orifício" têm resolução limitada.
Para fotografia macro (alta ampliação), a profundidade de campo é realmente influenciada por outro fator: ampliação da pupila. Isso é igual a um para lentes internamente simétricas, embora para grande angular e teleobjetivas seja maior ou menor que um, respectivamente. Maior profundidade de campo é alcançada (do que seria calculado ordinariamente) para ampliação de pupila menor que um, enquanto a ampliação da pupila não muda o cálculo quando igual a um. O problema é que a ampliação da pupila geralmente não é fornecida pelos fabricantes de lentes, e só se pode estimar visualmente.
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