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 [Caetano Vidal #6] Aberrações óticas

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Caetano Vidal










Registrado em: Domingo, 25 de Janeiro de 2004
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MensagemEnviada: Qui Mai 17, 2007 3:10 am Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Nenhuma lente é perfeita!

O projeto de objetivas envolve uma série de soluções e ajustes.

São sete as imperfeições que um projeto de lente pode oferecer, nesse artigo irei falar sobre duas dessas questões e suas soluções.

Aberração cromática:

O pilar base para a utilização de uma lente é o fenômeno de refração. Quando um feixe de luz passa de um meio para outro de densidade diferente sofre uma mudança em sua direção. O problema é que essa interação é diferente para diferentes comprimentos de onda. Isso significa que um feixe de luz azul terá sua direção alterada de forma diferente de um feixe verde ou vermelho.

Um feixe de luz branca ao passar por uma lente terá cada uma de suas cores com um desvio, esse é o principio do arco-íris, do famoso prisma triangular e para nossa infelicidade, das tais aberrações cromáticas.

A figura a seguir ilustra feixes passando por uma lente e se dividindo nas cores azul e vermelho para a primeira imagem e azul, vermelho e verde para a segunda imagem.



Image



Image

As formas utilizadas pelos projetistas para contornar essa situação são duas.

A primeira utilizando de um segundo elemento que apresente o mesmo problema, porém o faça de forma inversa para que um erro compense o outro e assim consiga um mesmo ponto de foco no plano do sensor.




Image
Não é por acaso que boas objetivas costumam (veja bem, eu disse costumam) ter muitos elementos. Essa "duplinha" é largamente utilizada.

A outra forma de amenizar as aberrações cromáticas se beneficia de materiais que apresentam índices de divergência menos acentuados para as diferentes cores, são os famosos elementos de baixa dispersão.



Aberração esférica:
Em elementos esféricos a luz que passa próximo as bordas é focalizada em planos ligeiramente diferentes da luz que passa pelo centro do elemento.




Image

Esse pequeno erro pode causar uma expressiva perda na riqueza de detalhes em uma imagem.

Essa distorção acontece porque um elemento esférico é apenas uma aproximação do que realmente seria o ideal. A superficie do elemento que faria os feixes convergirem exatamente para o mesmo ponto não é esférica, é uma superfície curva menos acentuada nas bordas e mais acentuada no centro (para elementos convergentes). Esses são os também famosos elementos Asféricos.

A figura acima ilustra feixes incidindo em um elemento esférico e a figura abaixo em um elemento asférico. Perceba que no elemento asférico os feixes convergem exatamente para o mesmo ponto.




Image

Todas essas soluções estão apenas nas mãos dos projetistas, pouco podemos fazer. Porém é válido entender e saber avaliar o porque de uma objetiva ser melhor ou pior e o motivo de as vezes os preços serem exorbitantes.

Projetar uma lente é avaliar as condições para que uma objetiva será usada e descobrir a melhor solução em um limite de custos aceitável já que os elementos asfericos e elementos de baixa dispersão são soluções que elevam o orçamento.
Não adianta fazer uma objetiva cheia de elementos asfericos e de baixa disperção se ninguém poderá adquiri-la devido ao seu custo.

A única solução para esses problemas que esta nas mãos do fotografo é o controle do diafragma, uma vez que usando aberturas menores os efeitos de aberrações cromáticas e esféricas são amenizados.

Abraços


Editado pela última vez por Caetano Vidal em Qua Jun 20, 2007 1:37 pm, num total de 3 vezes

Leo Benfica
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MensagemEnviada: Qui Mai 17, 2007 12:03 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano Vidal, excelente matéria, gostei muito!!! =D> =D> =D> =D>

esma
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MensagemEnviada: Qui Mai 17, 2007 4:01 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Parabéns. Apesar das distorções não estarem sob o nosso controle é importante conhecer a sua origem.

calheiros
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MensagemEnviada: Sex Mai 18, 2007 4:44 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano Vidal,

=D> =D> =D> Parabéns por mais um belo artigo ! ! !

mvcandrade
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MensagemEnviada: Sex Mai 18, 2007 7:48 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Gostei muito do artigo!
Principamente qdo li outro artigo da dppreview, me ajudou a entender um pouco como funcionam as lentes da objetiva e o porquê delas serem caras.
Agora só faltam os 4 problemas restantes!
Estou esperando
Um grande abraço

Celso Rogerio

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Eu moro aki!
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MensagemEnviada: Dom Mai 27, 2007 3:24 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano Vidal, vale a máxima de que "lentes medianas" (de projetos custo acessível) tem menor perca de qualidade nos sensores APS do que nos Full-Frame por causa do fator de corte ?

TiagoDegaspari
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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 4:52 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Parabéns pela explicação óptica!

Abraços yeah

Angelo_Avila
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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 5:15 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Puxa.. Legal sua materia. Já que as questões são a qualidade da imagem e construção da objetiva peço a VC uma ajuda para poder entender um pouco mais da qualidade da objetiva antes de comprá-la. Me ajude a ler os gráficos e o que eles significam, por exemplo:
http://nikonimaging.com/global/products/lens/af/zoom/af-s_vr_zoom70-200mmf_28g_if/index.htm

É o MTF Chart. logo acima do diagrama de construção da objetiva, Apesar de ter um How to Read... uma ajuda na leitura seia bom.

Valeu,

Abs,
-A-

Andersondagama
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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 7:08 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

sensacional, parabéns.

Caetano Vidal










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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 8:26 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Celso Rogerio escreveu:
Caetano Vidal, vale a máxima de que "lentes medianas" (de projetos custo acessível) tem menor perca de qualidade nos sensores APS do que nos Full-Frame por causa do fator de corte ?


Celso, essa definitivamente não é uma afirmação simples, existem pelo menos 2 pontos a se considerar.
Analizar isso minuciosamente se bobear da um artigo com 3 vezes o tamanho desse. Mr.Blue

Mas vamos começar
O primeiro e mais direto é que uma objetiva feita para uma camera full frame terá um projeção de diametro maior.
O ponto fraco das objetivas são justamente as bordas, portanto se vc usar uma camera APS que tem sensor menor, estará aproveitando só o "file mignon" já que as bordas estarão sendo desperdiçadas.
Sobre esse ponto de vista esta afirmação está corretissima porque o que vc esta fazendo é justamente descartando a parte ruim.

Fiz aqui uma Simulação exagerada do que ocorre.




Image

A imagem com o sensor APS me parece bem mais agradável, concorda? Os motivos são exatamente os que falei ai em cima.
Porém essa comparação é um tanto quanto ingenua. Estamos comparando imagens diferentes para aplicações diferentes (no caso para ampliações diferentes).
Para tornar essa comparação mais justa devemos comparar as imagens diferentes para uma mesma aplicação, ou seja, para uma mesma ampliação como ilustra a proxima figura.





Image
E agora? Qual esta mais agradável? (pense e chegue a sua conclusão antes de prosseguir)


Eu acho difícil afirmar que uma é melhor que a outra, eu sinceramente não sei. Quando se amplia a imagem para comparar com uma capturada por um sensor maior, estamos também ampliado suas imperfeições.

Poderiamos fazer as contas levando em consideração a ampliação, resolução, circulo de confusão etc... etc... etc...
Mas de nada adiantaria porque essa minha objetiva ai (péssima por sinal rsrs) é ficticia. Nela a qualidade se deteriora de forma diretamente proporcional a distancia do centro. Em outras palavras, ela tem uma degradação linear.

Em objetivas reais isso simplesmente não existe.
Ai eu vou pegar o gancho do Angelo_Avila para depois voltar ao assunto.


Angelo, um dia eu ainda irei escrever sobre o MTF. A minha compreensão sobre esse gráfico é bem, eu diria, raza. Pra vc ter uma idéia é possivel até analisar o bokeh de uma objetiva só olhando o grafico MTF.

Mas vou falar um pouco do que sei.
Para fazer o gráfico MTF a objetiva é usada para projetar uma imagem de linhas disposta de uma maneira bem específica.
Analisando o contraste das bordas dessas linhas vc consegue ver se ela apresenta uma boa qualidade naquele ponto.
Assim eles analisam a definição desde o centro até as bordas e para cada ponto analisado é dado um valor numerico que representa a qualidade naquele ponto.

O gráfico e composto de 2 eixos, o eixo vertical representa o nível de contrasde obtido pela objetiva (quanto maior melhor).
O eixo horizontal representa a direção radial (distancia desde o centro até as borda da objetiva).

Assim é possivel analizar como a objetiva se comporta desde o centro até as bordas.
O gráfico da Sigma 28-300mm F3.5-6.3 DG Macro em 28mm por exemplo



Image

O a imagem no centro é bem consistente e vai se degradando até as bordas.

A mesma lente em 300mm



Image
Ela se comporta de forma bem consistente desde o centro até quase o fim das bordas, a imagem piora muito pouco. Porém repare que ela ja começa baixa, ou seja, ela piora pouco a medida que se afasta do centro. Mas não quer dizer que seja boa, porque ela ja começa ruim Mr.Blue

Existem algumas bizerrisses com por exemplo a sigma 18-200mm em 18mm



Image
Veja que ela começa ruim, melhora um pouco e depois piora.

Agora voltando a questão levantada pelo Celso.
Veja que a veracidade da sua afirmação, Celso, vai depender justamente de como a objetiva se comporta ao longo do seu raio.

A Nikkor 70-200 f:2.8 VR por exemplo se sairá muito bem em uma APS pois tem um MTF muito consistente, que piora só bem la pro finalsinho onde sua imagem será desperdiçada pelo menor tamanho do sensor.



Image

Ja não sei se poderia afirma a mesma coisa da Sigma 28-70mm F2.8-4 DG



Image
Ela é bem ruim em uma área que irá aparecer tanto no sensor FF quanto no sensor APS e só vai piorar muito la no extremo.

Bom, então esse foi praticamente um artigo duplo hehehe
Mas acho que é válido ja que os dois assuntos estão relacionados a qualidade das objetivas.
E como eu disse la no início deve ter ficado 3 vezes maior, sem eu nem comentar o que significa a diferença representada pelas linhas de cores diferentes e pela linha pontilhada Mr.Blue

[]s

mcdemoura
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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 8:36 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano Vidal, um problema adicional na aberração cromática é que o foco não é realizado num ponto, mas num plano, que não é esférico. E o que é pior, quanto maior o sensor, melhor, porém mas sujeito a esse problema.

Marcelo Lira
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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 10:17 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano,
Parabenizo-o pelo belo artigo =D> . Você faz dados técnicos enfadonhos se tornarem questões de fácil e proveitoso entendimento.
Citação:

sem eu nem comentar o que significa a diferença representada pelas linhas de cores diferentes e pela linha pontilhada

Aproveitando teu comentário, explica aí pra gente... yeah

Forte Abraço!

Angelo_Avila
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MensagemEnviada: Seg Mai 28, 2007 10:23 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Beleza, entendi. Dependendo da objetiva ela pode se sair melhor numa APS que numa FF, a parte que fica ruim não será "vista" pelo sensor. OK! Pode-se dizer que uma DX pode ser "pior" que uma objetiva comum quando usada numa APS? As DX são menores, direcionadas para as câmeras digitais com fator de corte, certo?
Depois desse artigo minha 70-200VR vai ter que chegar rápido!
valeu, tô gostando do assunto!

Abs,
-A-

Celso Rogerio

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MensagemEnviada: Ter Mai 29, 2007 10:44 am Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano, ótimo. Foi bem elucidativo mesmo que seja uma questão prática e não teórica o que perguntei.

E vale a pena saber destas coisas pois na compra de lentes é onde gastamos mais dinheiro e onde medimos menos o benefício.

[]s

Leo Horta
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MensagemEnviada: Ter Mai 29, 2007 12:50 pm Responder com CitaçãoVoltar ao Topo

Caetano Vidal, excelente os artigos Mr. Green já que são dois Mr. Green

[]'s
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