Reciprocidade — Diafragma, Obturador e ISO
Nesse texto, o último da série da técnica básica de fotografia, tratamos da lei da reciprocidade entre a abertura do diafragma, o tempo de exposição a sensibilidade a luz do meio de captura (filme ou sensor).
A lei da reciprocidade diz que o dois controles de exposição e a sensibilidade do meio de captura são inter-relacionados, isto é, uma mesma medição de luz pode ser conseguida com ajustes relacionados envolvendo esses três fatores.
Nos textos anteriores, quando tratamos da abertura do diafragma, do tempo de exposição e da sensibilidade do meio (ISO) [links no final], vimos que esses “parâmetros” são modificados em pontos (stop, para a abertura do diafragma chamamos de f-stop), com a maioria das câmeras permitindo ajustes em terços de ponto. Somente os filmes fotográficos não são comercializados em terços de ponto (as câmeras digitais costumam permitir ajuste de sensibilidade em terços).
Para simplificar, inicialmente tratarei apenas da relação entre tempo de exposição e abertura de diafragma, deixando a sensibilidade do meio — filme ou sensor — fixa (compramos um filme e ele não muda o ISO, não é mesmo?).
Quando medimos a luz (rever o texto de medição de luz — primeiro da série) e temos um valor de abertura e tempo de exposição, podemos alterar esses valores usando a reciprocidade, se desejamos pouco tempo de exposição, podemos contar quantos pontos (ou terços de pontos) diminuímos o tempo e contamos o mesmo número para abrir o diafragma. O mesmo vale para quando desejamos aumentar o tempo de exposição e devemos fechar o diafragma para compensar o aumento de luz com mais tempo. Ao fazer as mudanças não estaremos alterando a exposição desejada e realizada na medição de luz.
Exemplo: Se numa dada situação de luz, ao medirmos (lembrando que fixamos o ISO), temos uma abertura de diafragma f/11 e o tempo de exposição 1/60, mas desejamos ter um controle de foco seletivo para que o fundo fique desfocado. Então, podemos passar a abertura do diafragma para f/4 e o tempo de exposição em 1/500. Para passar de f/11 a f/4 temos 3 f-stop (4, 5.6, 8, 11), então temos que diminuir o tempo de exposição em 3 pontos (60, 125, 250, 500). Note que, ao abrir o diafragma deixamos passar mais luz, então devemos diminuir o tempo de exposição para voltar a mesma quantidade de luz medida.
Agora vamos pensar na sensibilidade a luz do meio de captura, o ISO.
A sensibilidade a luz é citada na literatura como velocidade do filme. Isso é um abuso de linguagem, mas faz sentido, pois um filme mais sensível permite que a imagem seja capturada de forma mais rápida.
Dessa forma podemos ver que ao usar uma sensibilidade maior a luz (lembrar de questões de ruído e grão no texto anterior), podemos ter um tempo de exposição menor com a mesma abertura ou uma abertura de diafragma menor com o mesmo tempo. O mesmo vale para sensibilidade menor a luz onde podemos usar um tempo maior de exposição ou uma abertura de diafragma maior.
No exemplo anterior, se supormos que o ISO ajustado na câmera era 800 (ou o filme era ISO 800), poderíamos fazer a mesma fotografia, sem mexer no tempo de exposição, isto é, continuaria com f/4 e 1/60, alterando o ISO de 800 para 100, os 3 stop (100, 200, 400, 800) que foram usados ao sair de f/11 para f/4. Note que, nas câmeras de filme não é tão fácil trocar o filme para fazer uma fotografia com ISO menor (ou maior) quanto o é nas câmeras digitais.
Ainda, nesse exemplo. Nada impede que, para se sair da exposição f/11, 1/60 segundos e ISO 800, para uma exposição com abertura f/4 (para diminuir a profundidade de campo), passemos o ISO para 400 (1 stop) e o tempo para 1/250 (2 stop), que totalizam os 3 stop.
São muitas as possibilidades de se manter a mesma exposição, alterando os três parâmetros das câmeras digitais. Mas, devemos lembrar que se desejamos:
- fechar o diafragma devemos aumentar o tempo de exposição ou o ISO;
- abrir o diafragma, devemos diminuir o tempo de exposição ou o ISO;
- diminuir o tempo de exposição, devemos abrir o diafragma ou aumentar o ISO;
- aumentar o tempo de exposição, devemos fechar o diafragma ou diminuir o ISO;
- diminuir o ISO, devemos abrir o diafragma ou aumentar o tempo de exposição; e
- aumentar o ISO, devemos fechar o diafragma ou diminuir o tempo de exposição.
Mantendo a mesma exposição medida originalmente. Mas, lembre-se de que quem decide a exposição é o fotógrafo. Tendo como base a luz que está presente na cena e o que ele deseja mostrar na sua fotografia.
Uma última informação sobre a reciprocidade diz respeito a chamada falha de reciprocidade. Essa falha ocorre devido à característica da reação química na emulsão fotográfica, que não é linear para tempos de exposição muito pequenos ou muito longos.
Uma reação química tem um tempo para que possa ocorrer e não pode ser acelerada ou retardada (*). Dessa forma, os filmes fotográficos funcionam bem numa faixa de tempo de exposição (temperatura e pressão também — as CNTP, lembra de química?), fora dessa faixa a reação química na sensibilização a luz não ocorre da forma esperada.
Normalmente, para tempos de exposição entre 1/15 e 1/1000 do segundo a reação química ocorrer dentro do esperado e a reciprocidade é válida ou muito bem comportada. Mas, para tempos de exposição muito pequenos a reação pode não ter tempo de ocorrer acarretando subexposição e para tempos muito longos, pode ocorrer de haver superexposição, mesmo com a abertura de diafragma dentro do que diz a reciprocidade para a exposição desejada.
Tempos muito curtos de exposição são usados em esporte e tempos muito longos em astronomia.
Pela falha de reciprocidade ser relacionada a forma de captura por uma reação fotoquímica e não fotoelétrica como nos sensores digitais, ela não ocorre na fotografia digital.
Porém, para tempos muito longos de exposição, pode ocorrer aumento de ruído eletrônico devido ao aquecimento do sensor , prejudicando a captura da imagem e , para tempos muito curtos de exposição (muito menores que os 1/8000 das câmeras mais avançadas), também pode ocorrer de não haver luz suficiente para sensibilizar os fotorreceptores a ponto da haver uma boa captura de imagem.
Em tempos muito curtos de exposição e dependendo do tipo de sensor também podem ocorrer alguns problemas na imagem, mas isso é assunto para um outro texto mais aprofundado com detalhes do funcionamento dos tipos de sensores.
Aqui chegamos ao final de série [a série original do antigo blog] de textos do básico de fotografia. Espero que essa série de textos seja útil.
(*) Reações químicas como as que ocorrem em filmes fotográficos, podem ser retardadas ou aceleradas, com calor ou falta de calor, mas esse nível de detalhes não é o objetivo principal dessa série de textos. Os efeitos da falha de reciprocidade também podem ser alterados com tratamentos com gases nobres realizados nos filmes, técnica aprimorada na astrofotografia.
Outros textos da série:
[Revisado em 2016–04–19 — Original em 2013–11–23 no antigo blog — Também publicado na edição 16 da Revista Fotomania]
