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Como funciona uma câmera fotográfica DSLR?

Eu como engenheiro, sempre fui muito curioso pra saber como funciona uma câmera fotográfica. Sempre quis entender a física, mecânica e a eletrônica (ou química) por trás do equipamento.

Mas fotografia é uma arte, e não uma ciência. Talvez por isso muitas pessoas completamente ignoram a importância da ciência e tecnologia por trás de uma câmera fotográfica. Se você também está se perguntando: “Mas pra que eu preciso entender como essa máquina funciona pra usar ela? Eu dirijo meu carro todo dia e não sei nada de mecânica, nunca me fez falta”.

Muita calma, velho gafanhoto. Na fotografia, entender o funcionamento físico da câmera irá te ajudar a entender fundamentos básicos da fotografia como ISO, velocidade do obturador e abertura do diafragma.

triangulo de exposição

Já ouviu esses 3 termos certo? Tenho sua atenção agora?

Isso mesmo, o famoso pilar da fotografia/fotometria se baseia em 3 diferentes funções da câmera fotográfica que ficam claros depois que você entende como a câmera funciona. Então antes de entrar nos famosos 3 pilares da fotografia e seus efeitos na foto, vamos entender o que são eles.

Essência da câmera fotográfica

A ideia da câmera fotográfica continua a mesma mesmo com todo o avanço da tecnologia. Hoje em dia temos inúmeros sistemas de câmeras. DSLR, Mirrorless, Micro 4/3, Super 35mm e por aí vai. Mas todas elas se baseiam na teoria de uma mesma câmara, a primeira câmera fotográfica, também conhecida como câmara escura.

Não vou entrar em detalhes sobre a câmera escura aqui neste artigo porque tem muito o que se falar sobre ela, irei escrever sobre ela junto com um pouco da história da fotografia em outro artigo. Mas pra quem não conhece o conceito dela, vou fazer um resumão aqui pra você, preparado?

Uma câmera escura consiste basicamente em uma caixa onde não se chega nenhuma luz dentro. Essa caixa pode ser de qualquer tamanho, antigamente se usavam quartos inteiros como câmera escura. Nessa caixa se faz um pequeno furo por onde a luz é projetada dentro da câmera. Se você já ouviu falar no termo pinhole, é exatamente esse furo. Por características da luz, essa imagem chega projetada de cabeça para baixo na parede da caixa oposta à que o furo se encontra.

Se todo esse esquema de projeção de luz por um orifício, imagem de cabeça pra baixo e tudo mais te parece familiar é porque talvez você já tenha estudado esse fenômeno no ensino médio. É exatamente assim que funciona também o olho humano. A câmera escura é uma “imitação” de como nossa visão funciona.

Representacao Camera escura e olho humano

Esse conceito já era usado por Leonardo Da Vinci por volta de 1500, porém nessa época não se conseguia ainda registrar a imagem da projeção. Somente em meados dos anos 1820 que Nicéphore Niépce conseguiu desenvolver um material fotossensível que depois de 8 horas de exposição a essa projeção conseguiu capturar a imagem abaixo, a primeira fotografia tirada com uma câmera fotográfica.

Chega de história e ciência, certo? Apesar de eu gostar muito desses assuntos, não é o foco deste artigo. Se você quer saber mais sobre a história da fotografia e a evolução das câmeras fotográficas, deixe um comentário que eu escrevo outro artigo sobre esse assunto mais pra frente.

Elementos de uma câmera fotográfica

Agora que já sabemos como a imagem é registrada, vamos ver qual o caminho que a luz percorre e todos os elementos da câmera fotográfica por onde ela passa.

Os elementos principais que compõem uma câmera fotográfica são comuns na maioria das câmeras que existem no mercado hoje. Esses elementos são:

  • Lente
  • Diafragma
  • Obturador
  • Plano focal

Vamos entender melhor o que é cada um desses elementos e suas funções. Lembra que eu falei sobre física, mecânica, eletrônica e química? Pois, cada um desses elementos representa uma dessas “ciências” que se precisa pra se tirar uma foto.

Lentes

A lente é o primeiro elemento por onde a luz passa ao se tirar uma foto. É o elemento ótico e todo o processo, ou melhor, o conjunto de elementos ópticos. Se você ver a especificação de uma lente uma das Informações que você vai ver é o número de elementos e em quantos grupos ele é dividido. A função da lente é de direcionar a luz em direção ao plano focal (filme em câmeras digitais e sensores das câmeras eletrônicas).

lentes no interior de uma objetiva

Existem lentes de foco fixo e variável e também distância focal fixa e variável. Tudo depende destes elementos dentro da sua objetiva, o conjunto que chamamos apenas de “lente”, e como esses elementos se movimentam, ou SE eles se movimentam.

Quando você muda o foco e a distância focal de uma “lente”, você está movendo esses elementos óticos.

Diafragma

O diafragma é um dos elementos da objetiva, ou “lente” como é chamada por ai. O diafragma é a parte mecânica da objetiva. Ele consiste em um conjunto de lâminas que abrem e fecham de acordo com a configuração da sua câmera. Esse conjunto de lâminas determina o tamanho do buraco por onde se passa a luz e, consequentemente, o tanto de luz que se chega ao plano focal. O número de lâminas e seu formato varia de objetiva pra objetiva, o que vai influenciar também alguns efeitos da luz ao atingir o sensor.

representacao do diafragma de uma lente objetiva

O diafragma é um dos elementos responsáveis para determinar a sua profundidade de campo, mas isso também é assunto pra outro artigo.

Obturador

O obturador, também chamado de shutter (nome em inglês), é o componente que fica já no corpo da câmera e é responsável por deixar ou não a luz chegar no plano focal. Ele controla o tempo que o plano focal ficará exposto à luz que chega pelas lentes. A maioria das DSLRs hoje em dia possuem um obturador de plano focal. Nesse sistema de obturador, se tem duas cortinas que permitem a luz passar por determinado tempo até atingir o sensor.

A figura abaixo ilustra muito bem um obturador de plano focal trabalhando.

Funcionamento de um obturador de plano focal

Existem também outros tipos de obturadores, mecânicos e eletrônicos. Os eletrônicos funcionam um pouco diferente, o sensor é ligado por um tempo e então desligado novamente. Não tendo necessidade de nenhuma parte mecânica. Como tudo nessa vida existem vantagens e desvantagens, mas esse também é assunto pra outro artigo.

Plano focal

O plano focal é onde toda a luz captada pela lente chega quando o obturador está aberto. É aqui que a mágica acontece. Na plano focal é onde se consegue gravar a imagem projetada.

Este plano focal é composto de um material fotossensível. Antigamente era o filme, que era composto de um material químico sensível à luz. Tinha-se diferentes tipos de filmes com diferentes sensibilidades. Essa sensibilidade à luz é chamada de ISO. Isso mesmo, um dos pilares da fotometria. Essa é a parte química de todo o processo.

plano focal

Hoje em dia com o avanço da tecnologia e a era digital o filme foi substituído por um sensor eletrônico. O que facilita, e muito, a vida do fotógrafo atual.

Nas câmeras atuais geralmente se tem um símbolo no corpo da câmera indicando onde fica essa plano focal, o sensor no caso. O símbolo é o “Φ”. Sim, é isso que esse simbolozinho da sua câmera significa. Aposto que muitos aprenderam uma coisa nova agora.

A trajetória da luz em uma DSLR

Agora que já sabemos sobre todos os elementos vamos entender tudo que se passa dentro de uma DSLR do momento que a luz entra na lente até a foto ficar salva no seu cartão de memória.

Primeiramente vamos entender o que significa uma câmera ser DSLR. Como eu já dei um spoiler no início do artigo, DSLR é uma abreviação para Digital Single Lens Reflex. Traduzindo pro português temos Digital de Reflexo por Lente Única. Você vai entender já já essa nomenclatura.

Antes de entrarmos em detalhes é importante lembrar uma coisa. Nas câmeras DSLR existem dois caminhos para a luz percorrer. O primeiro deles, antes de você apertar o gatilho da máquina pra tirar a foto. E o segundo que acontece logo após vou apertar o botão da máquina.

Voltando à trajetória da luz, primeiramente ela entra pela lente que direciona os raios de luz ao sensor. No meio do caminho temos o diafragma, que determina o tamanho do orifício por onde a luz vai passar.

Aqui é que a grande sacada das DSLR acontece. Depois da luz passar pelo diafragma, ela não vai direto ao shutter e ao sensor. Isso acontece somente depois que você dispara a câmera. Até o momento do disparo a luz é refletida por um espelho até um pentaprisma localizado acima desse espelho até que a luz, e consequentemente a imagem, chega até o seus olhos no visor óptico.

Se ficou muito complicado de entender lendo, dê uma olhada na figura abaixo que tudo ficará mais claro.

como funciona uma camera fotografica dslr

Depois que você enquadrou a imagem do jeito que você quer e decidiu disparar o gatilho da máquina, o espelho retrátil libera a passagem da luz até o obturador. O obturador por sua vez expõe o sensor a luz no espaço de tempo que você determinou, e a luz chega até o sensor. O sensor identifica a imagem e processa ela digitalmente e grava esse arquivo no seu cartão de memória. Desta forma você consegue conferir instantaneamente o que sua câmera capturou.

Se você chegou até aqui, parabéns! Você agora já entendo tudo o que se passa dentro de uma câmera fotográfica no momento em que você aperta o botão para tirar sua foto.

E aí, aprendeu alguma coisa nova nesse artigo? Se você tem algum tópico em especial que gostaria que eu falasse aqui deixa nos comentários.

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