Guia de abertura da câmera do smartphone: o que o F1.7 realmente faz?

F2.0, F1.7 ou mesmo F1.4: Nos últimos anos, o f-stop ou relação de abertura em smartphones se tornou uma ferramenta de marketing popular. Mas o que realmente significa a abertura nas câmeras dos smartphones? E como o f-stop afeta a qualidade da imagem?

Conteúdo do artigo:

O que é abertura e relação de abertura?

Os termos abertura, f-stop (também conhecido como f-number) e f-stop ratio são, estritamente falando, geralmente usados ​​incorretamente. O termo exato seria “relação de abertura”, que descreve a distância focal do sistema para o diâmetro da pupila de entrada. Esta razão é tipicamente expressa como uma fração normalizada para o numerador um na notação “f/1.8” ou “1:1.8”.

O f-stop, por outro lado, é o recíproco dessa fração e é então escrito como F1.8. A muito citada “abertura” é uma linguagem coloquial e é usada de várias maneiras para indicar o f-stop e o f-number. Como não somos uma publicação científica no AndroidPIT, também vamos nos ater ao uso linguístico de “aperture”.

Ao calcular a taxa de abertura, a pupila de entrada é medida em milímetros como a distância focal. Portanto, o resultado é adimensional em qualquer caso.

Por que a abertura é importante para câmeras de smartphones?

A abertura desempenha um papel importante na fotografia de smartphones, especialmente nestes dois pontos:

1. Quanto menor o número f-stop, mais luz poderá alcançar o sensor de imagem. Isso é lógico, pois o diâmetro da pupila de entrada é o denominador da razão de abertura. Portanto, um diâmetro com o dobro do comprimento divide pela metade o número f-stop – por exemplo, de F4 a F2. Essa área varia de acordo com o quadrado do diâmetro da pupila, havendo uma relação de proporcionalidade quadrática envolvida. Isso significa que reduzir pela metade a abertura se traduz em quatro vezes a quantidade de luz. Uma duplicação da quantidade de luz, por outro lado, acontece ao dividir a abertura pela raiz quadrada de dois, por exemplo, de F2 para F1.4.
2. Quanto menor o número de abertura, menor a profundidade de campo. Como os smartphones costumam gerar profundidade de campo por meio de um algoritmo, esse aspecto permanece como uma nota marginal. Se você estiver interessado em como os efeitos de desfoque são criados em sistemas ópticos, recomendo o artigo a seguir, mesmo que seja principalmente sobre efeitos de bokeh causados ​​por software.

O que significa a abertura em um smartphone?

Aqueles que notarem a câmera do smartphone e a abertura em que ela vem provavelmente perceberão uma coisa: a distância focal e o diâmetro (aproximado) da lente não parecem somar. A abertura 2 significaria uma pupila de entrada de 12,5 milímetros a uma distância focal de 25 milímetros. No entanto, você não encontrará uma lente de vários centímetros em nenhum dos smartphones existentes.

A razão para isso é que os fabricantes sempre informam a distância focal que foi convertida para o equivalente a 35 mm. Comparado a uma câmera de 35 mm, a distância focal óptica real do sistema de lentes do smartphone é muito, muito menor devido aos pequenos sensores. A medida diagonal de um sensor de 1/1,7 polegada, por exemplo, é 4,55 vezes menor que um sensor de 35 mm ou full-frame. Da mesma forma, uma câmera de smartphone com sensor de 1/1,7 polegadas requer uma distância focal 4,55 vezes menor para obter um ângulo de visão semelhante.

Essa relação entre a medida diagonal de um sensor de 35 mm e o sensor a ser comparado é chamada de fator de corte ou fator de formato. Tempos reais de distância focal O fator de corte resulta no equivalente à distância focal de 35 mm.

Como a profundidade de campo de uma câmera depende da distância focal e da abertura, agora também está claro por que você não pode chegar nem perto do belo efeito de desfoque com a distância focal equivalente a F1.8 e 50 mm, como você pode com sua DSLR em F1.8. A distância focal real permanece decisiva quando se trata de efeitos de profundidade de campo, e normalmente varia entre 5 e 15 milímetros. E é exatamente por isso que o efeito bokeh geralmente é orientado a software.

Mas por que F1.8 é melhor que F2.4?

Embora o tamanho da abertura tenha um efeito significativo no bokeh em câmeras completas, esse efeito é insignificante em smartphones. Isso ocorre porque as câmeras dos smartphones geralmente não têm a possibilidade de ajustar o tamanho da abertura para uso como uma opção de design criativo. Mas vamos revisitar essa ideia mais tarde.

Em vez disso, o foco está na intensidade da luz. Uma melhoria de F2.4 para F1.7, por exemplo, se traduz no smartphone com o dobro de luz disponível para a foto. Isso, por sua vez, abre caminho para a iluminação opcional:

1. Uma fotografia tirada com metade da sensibilidade ISO. Meia sensibilidade significa menos amplificação do sinal de imagem, significa menos ruído de imagem.
2. Uma fotografia tirada com metade da velocidade do obturador. Isso reduz o risco de trepidação da câmera quando há movimentos rápidos ou em condições de pouca luz.

Então, qual é a diferença entre F1.8 e F2.0, por exemplo? Realisticamente, é irrelevante. Na qualidade de imagem resultante, os algoritmos de processamento de imagem desempenham um papel muito maior na era da Fotografia Computacional.

Desculpas: Por que as lentes telefoto em smartphones são um desastre

A propósito, os detalhes acima também explicam por que as lentes telefoto em smartphones geralmente produzem resultados estranhos. Como as distâncias focais são comparativamente altas, as intensidades de luz são mais escuras em comparação com as lentes grande angulares. O Samsung Galaxy S20 Ultra, por exemplo, só atinge F3.5 com sua lente telefoto, mas ao mesmo tempo as lentes telefoto são muito mais suscetíveis à trepidação da câmera.

Como regra geral, a lente telefoto de 103 milímetros no S20 Ultra requer uma velocidade do obturador cerca de quatro vezes mais rápida que o sensor principal de 26 milímetros (se o OIS funcionar igualmente bem em ambos). Ao mesmo tempo, a diferença entre F3.5 e F1.8 também faz com que a quantidade de luz seja reduzida em um quarto. Para compensar isso em condições de iluminação idênticas, é necessário, por exemplo, aumentar a sensibilidade ISO de ISO 100 para ISO 1600. Levando em conta os telefotossensores geralmente muito menores, fica claro que isso não funcionará.

Tamanho da abertura e qualidade da imagem: muita luz, pouca nitidez

Antes que seu cérebro respire, gostaria de discutir um último aspecto do tamanho da abertura: a qualidade óptica da imagem. Construir uma lente rápida é muito mais complicado do que apenas colocar um enorme pedaço de vidro na frente do sensor. Embora a luz não seja toda refratada ao meio de uma lente, a curva no caminho da luz em direção à borda é sempre mais forte.

Infelizmente, a luz tem a propriedade desagradável em que o índice de refração depende do comprimento de onda. O que parece complicado pode ser facilmente explicado pela luz do sol que reflete pela janela e cria um arco-íris na sua sala. Este fenômeno se torna cada vez mais forte com um maior grau de refração da luz, portanto, uma abertura maior – e se torna cada vez mais complexo para corrigir.

No jargão técnico, as franjas de cor assim formadas são conhecidas como “aberrações cromáticas”. Eles geralmente são mais fortes na borda da imagem do que no meio e ocorrem principalmente em transições de alto contraste, por exemplo, em galhos em frente a um céu claro. Para não exagerar na folha de especificações recebendo críticas ruins quando se trata de tirar fotos, a Samsung incluiu um obturador mecânico em alguns de seus principais smartphones. Isso cobre a borda da lente sob boas condições de iluminação para minimizar esses erros de imagem.

Resumo: muito barulho por nada

Então, eu tenho que aguçar meus ouvidos quando Samsung, Huawei e outros me vendem seus níveis de luz recordes? Não. Como as diferenças entre F1.7 e F1.8 são marginais – outros recursos da câmera desempenham um papel muito maior aqui, como o sensor de imagem e os algoritmos de software usados.

Você achou este artigo útil? Que outros aspectos dos smartphones e especialmente suas câmeras lhe interessam? Aguardo seus comentários!