O tempo de exposição.

No texto sobre o f-stop, foi dito que objetivas com pequeno f-stop são consideradas objetivas rápidas e luminosas. O termo  luminosa é fácil entender: maior a abertura, maior a captura de luz. Mas o que significa objetiva rápida?

Vamos novamente recorrer a nossa câmara pinhole. Para que possamos sensibilizar o filme, naturalmene é preciso entrar luz pelo furo. O que não foi informado é por quanto tempo. No caso da pinhole para começar a fotografar, incialmente o furo deve ficar tampado, apenas quando a câmara estiver no local correto, o furo é destampado permitindo a entrada da luz. E ela deve ficar aberta pelo tempo necessário para que o filme registre da melhor forma possível a imagem desejada. Passado este tempo  o furo é novamente fechado , e o filme está pronto para ser revelado. O intervalo de tempo que o filme fica exposto é o tempo de exposição.

E por que é necessário este tempo? O filme é composto de uma substância química que é sensível a  exposição da luz.  No caso das câmaras digitais, no lugar do filme, existe um sensor que também depende da quantidade de luz que incide nos sensores. E em ambos os casos a quantidade de luz que incide é importante para a qualidade da imagem. A quantidade de luz, ou melhor, a intensidade da luz no sensor depende do diâmetro da abertura ou de quanto tempo fica recebendo a luz. A abertura, já sabemos que deve ser controlada pelo f-stop.  E o tempo de exposição, deve ser controlada pela velocidade do obturador. Estes dois parâmetros  além de uma terceira que está relacionado com a sensibilidade do filme ou do sensor , são de fundamentais importãncia para a obtenção de uma boa fotografia. A sensibilidade do filme/sensor vamos tratar no próximo texto. O que acontece se errarmos no tempo de exposição? Bem, dependendo de como foi o erro, simplesmente perder a foto. A figura 1 ilustra um caso aonde o tempo de exposição não foi corretamente ajustado.

Figura 1. Tempo de exposição errado.

Para uma imagem ideal, a intensidade luminosa no sensor deve ser próxima da luminosidade da cena original (na verdade, dependendo de como queremos registrar a cena podemos variar esta luminosidade, diminuindo ou aumentando em relação à cena original). Digamos que para uma dada cena o ideal seja uma combinação com abertura f/8 e tempo de exposição de 1/100 segundos. Mas esta mesma cena podemos fotografar com   f/4 e diminuir o tempo de exposição  para 1/400 segundos ou ainda diminuir o f-stop para  f/2.0 e o tempo de exposição para 1/1600 segundos. E claro, mantendo outros ajustes sem mudança.  Qual destas combinações seria a melhor escolha? A resposta é: depende do que está querendo registrar! As três combinações acima (novamente ressaltando que outros parâmetros são mantidos constantes) resultam em uma mesma luminosidade no sensor, mas escolher uma ou outra combinação pode alterar drasticamente o resultado final.

Mas, como foi efetuada as combinações dos f-stop e dos tempos de exposição, e por que estas escolhas garantem a mesma luminosidade no sensor? Bem, a luminosidade varia com o inverso do quadrado do valor do f-stop como já haviamos visto, ou seja se passarmos de um f-stop inicial que vamos representar como  f1 para um f-stop que vamos representar como f2, a variação na  luminosidade será (f1/f2)², por exemplo , se f1 é f/4 ao passarmos para f/2.0 a variação na luminosidade será (4/2)²=4 ou seja teremos uma luminosidade maior que 4 vezes ao utilizarmos a abertura maior.  No caso do tempo de exposição, ao passarmos de 1/100 para 1/200 o tempo de exposição diminui pela metade e logo entra apenas a metade da luz com tempo de exposição 1/200 quando comparado com a quantidade de luz com tempo de exposição 1/100. (Nota: ao falarmos do f-stop, sempre utilizamos a representação f/# aonde # é a razão entre a distância focal e o diâmetro de entrada da objetiva de forma que no nosso exemplo f1 é o f/4 e não o valor 4. Caso prefira utilizar a razão entre a distância focal e o diãmetro - o # em f/# - basta utilizar (f2/f1)² ao invés de (f1/f2)² ).

No caso geral qual o melhor tempo de exposição? Para responder isto, lembremos que qualquer movimento registrado no sensor, para ter nitidez deve ter uma definição pelo menos do tamanho do disco de confusão. Se durante o tempo de exposição escolhido o movimento registrado no sensor possuir um deslocamento menor que o diâmetro do disco de confusão, então a fotografia fará com que o movimento seja congelado, caso contrário o movimento será registrado com um borrão! Mas em alguns casos, um tempo de exposição longo aonde a imagem não fica congelada, pode resultar em imagens bem interessantes.

Figura 2. Um tempo de exposição curto permite "congelar" uma imagem.

Na foto na figura 2 o tempo de exposição foi de 1/1250 segundos ou  menos de um milésimo de segundo, o que nos permitiu obter uma foto aonde  uma das bolas metálicas que estava em queda, parece estar flutuando no ar. 

Figura 3. Um tempo longo de exposição.

A foto da figura 3 foi obtida com um tempo de exposição de 1/13 segundos ou um pouco menor do que  1 décimo de segundo e registra a colisão que ocorre em um pêndulo de Newton. É possível perceber que a bola da esquerda e da direita estão com as imagens borradas, nos permitindo perceber o movimento. (Olhando com atenção, é possível perceber que a bola central também está em movimento. A foto registra um evento após a colisão.)  Em particular, olhando apenas para a foto, a impressão que temos é que a velocidade da bola a esquerda é muito maior do que da bola da direita.

E se considerarmos o f-stop, como devemos acertar a o tempo de exposição? Primeiro é preciso definir o que queremos da fotografia! Lembremos que quanto maior a abertura, maior a quantidade de luz, mas menor o DoF e quanto menor o tempo de exposição, maior a quantidade de luz, mas se a cena muda mais rapidamente que o tempo de exposição, a imagem fica borrada. Uma recomendação geral seria: se a cena a ser fotografada muda muito rapidamente, e o objetivo é capturar a imvagem sem modificações, então escolha um f-stop pequeno (grande abertura) e um tempo de exposição mais curto. Esta escolha permite registrar cenas que modificam rapidamente. Ou seja, uma objetiva rápida é a melhor! Mas lembre que a profundidade de foco neste caso é rasa, de forma que é preciso uma focagem muito boa. Se desejarmos fotografar uma cena com uma grande profundidade de foco (DoF), precisamos de um f-stop alto e um tempo de exposição longo. 

Mas existe uma regra simples de qual o tempo de exposição que devemos escolher? Como dito anteriormente, depende do que desejamos registrar e também do equipamento utilizado. Se o objeto incluindo a cena que desejamos fotografar está parado, o que precisamos considerar basicamente é como estamos segurando a câmara e qual a firmeza que possuímos.   Se considerarmos a distância focal f, iniciar com tempos inferiores a 1/f  segundos é uma boa recomendação, principalmente para objetivas com grande distância focal.   Para objetivas com distância focal normal , uma recomendação tradicional é começar com velocidade de 1/60 segundos. Por que estas regras ? E qual valor de f  pode ser considerada "grande distância focal" e "distância focal normal"?? Vamos falar sobre este assunto depois, quando falarmos de objetivas. Mas para a maioria das DSLR (câmaras digitais com objetivas intercambiáveis), uma distância focal normal varia em torno de 30mm, um pouco mais ou um pouco menos. E seguramente uma objetiva com distância focal acima de 100mm (um pouco mais um pouco menos) pode ser considerada de grande foco. No texto sobre as objetivas, explicaremos com mais detalhes a razão desta classificação. Mas antecipo  que não é única e exclusivamente a distância focal que  deve ser utilizada para a classificação das objetivas como normal , telefoto etc. 

Existem algumas regras ou práticas usuais de escolhermos o tempo de exposição para situações como em dias bem claros para fotografias de paisagem, por exemplo.  Se tiver com ISO 100 (no próximo texto vou falar sobre o que é o ISO) uma recomendação é usar uma combinação de tempo 1/100 segundos , se estiver usando ISO 400, usar 1/400 segundos mas mantendo f/16. Esta é uma regra que em alguns textos aparece como "sunny 16": usar f/16 e acertar o tempo de exposição como inverso do valor do ISO utilizado.

Para terminarmos este texto, notemos que  as regras servem como um bom ponto de partida,  mas nem sempre pode ser a melhor escolha para uma situação em particular. Então o melhor é praticar, e atualmente com as câmaras digitais,  isto é bem mais fácil e menos oneroso financeiramente do que com câmaras com filme.