Empilhamento de Filtros: Como os Fatores se Multiplicam e o Custo em Flare e Vignetting

Dois filtros de vidro rosqueados encaixados um no outro contra uma fonte de luz, com bordas projetando sombras sobrepostas

Escrito em por Simon Lehmann Editor

Quando um filtro de contraste é combinado com um polarizador ou ND, os fatores de filtro se multiplicam em vez de somar, e cada superfície de vidro acrescenta penalidades ópticas.

O trabalho em preto e branco frequentemente exige dois filtros ao mesmo tempo: um filtro de contraste para separar os tons, mais um polarizador para aprofundar um céu ou eliminar reflexos, ou um filtro de densidade neutra para alcançar uma velocidade de obturador mais longa. Combiná-los é simples em princípio, mas a aritmética de exposição engana qualquer um que a trate como adição, e o custo óptico do vidro extra é real e quantificável.

Os Fatores se Multiplicam, os Stops se Somam

Todo filtro carrega um fator de filtro: o valor multiplicativo pelo qual ele reduz a luz que chega ao filme. Um fator 2 reduz a luz pela metade e custa um stop; um fator 4 custa dois stops; um fator 8 custa três; um fator 16 custa quatro. A relação é logarítmica — os stops equivalem ao logaritmo de base 2 do fator — o que explica por que fatores e stops se comportam de maneira diferente quando os filtros são combinados. Quando filtros são empilhados, seus fatores se multiplicam enquanto os valores em stops se somam. O fator combinado de dois filtros é o produto dos individuais, e a maneira mais simples de evitar um erro de cálculo mental é somar os stops publicados em vez de multiplicar os fatores.

O conjunto comum para luz do dia, com as designações e fatores Wratten, é o seguinte:

FiltroWrattenFatorStops
Amarelo (K2)No. 821
Amarelo-verde (X1)No. 1142
Amarelo escuro (G)No. 15~2,51⅓
Laranja (YA3)No. 2142
Vermelho (A)No. 2583
Vermelho escuro (F)No. 29164
VerdeNo. 58~6~2⅔
Azul (C5)No. 47~6~2⅔

Esses são os números que importam quando você empilha: um Wratten No. 25 sobre um polarizador não é 8 mais 2,5 — é 8 vezes 2,5.

Dois Exemplos Práticos

Um filtro vermelho Kodak Wratten No. 25 tem fator 8, três stops. Um polarizador não tem um fator fixo único — os fabricantes variam, com B+W e Hoya especificando aproximadamente 2,3 a 2,8 (cerca de 1,2 a 1,5 stops) e Tiffen indicando 1,5 a 2 stops — mas o nominal comumente citado é um fator de cerca de 2,5, um stop e um terço. Empilhados, o fator é 8 × 2,5 = 20, e não 10,5. Vinte corresponde a aproximadamente 4,3 stops, o que também é três mais um e um terço. Some os stops; não multiplique de cabeça.

Uma segunda combinação ilustra o mesmo ponto com a intenção tonal associada. Um laranja No. 21 (fator 4, dois stops) mais um polarizador (cerca de um stop e um terço) resulta em um produto de fatores de 4 × 2,5 = 10, perto de três stops e um terço. Esses stops não são obtidos de graça: um vermelho No. 25 tipicamente renderiza um céu azul limpo duas a três zonas mais escuras do que o filme pancromático registra sem filtro, separando nuvem do céu; a combinação laranja mais polarizador rebaixa o céu em torno de duas zonas com um gradiente horizonte-zênite mais suave. Um verde No. 58, por sua vez, clareia a folhagem. Os filtros clareiam a própria cor e escurecem a complementar — esse deslocamento de zona, e não a perda de luz, é o motivo para carregar o vidro. Ansel Adams expõe isso em The Negative (1981); o Photographic Filters Handbook da Kodak (Publication B-3) é a referência do fabricante para os dados espectrais e de fator Wratten.

Linear Versus Circular, e Por Que a Medição TTL Pode Mentir

Um polarizador complica o cálculo porque seu efeito depende da orientação: o fator nominal se aplica próximo ao ângulo não polarizador, e girar em direção ao efeito máximo contra um céu limpo desloca a perda aparente. A medição através da objetiva (TTL) acompanha essa variação — mas somente se o polarizador for do tipo circular. Um polarizador linear corrompe a medição TTL e o autofoco de detecção de fase em qualquer câmera que utilize um espelho beamsplitter semitransparente, porque a intensidade que chega aos sensores de medição e AF depende do ângulo de polarização da luz que atinge esse espelho. Um polarizador circular coloca uma lâmina de quarto de onda atrás do elemento linear, convertendo a saída em luz circularmente polarizada para que a intensidade refletida se torne independente da orientação. Essa é a única razão pela qual os polarizadores circulares existem. Em corpos com beamsplitter, confie na medição TTL apenas com um polarizador circular; com um linear, meça sem ele e adicione o fator manualmente.

A Penalidade Óptica, em Números

Cada filtro adiciona duas superfícies ar-vidro, e aproximadamente 4% da luz se reflete em cada interface não tratada (resultado de Fresnel), de modo que uma superfície não tratada transmite cerca de 96%. Dois filtros sem tratamento apresentam quatro superfícies: 0,96⁴ ≈ 0,849, cerca de 15% da luz perdida somente por reflexão de superfície, antes mesmo de contabilizar a absorção espectral de cada filtro. O multitratamento reduz a reflectância por superfície para aproximadamente 0,2 a 0,5%; a 0,997 por superfície, 0,997⁴ ≈ 0,988, cerca de 1% de perda. Essa diferença é o argumento prático para tratar as superfícies de uma pilha.

A reflexão que não simplesmente desaparece vira flare. O maior culpado é o espaço de ar entre os dois filtros empilhados: mesmo faces externas bem tratadas deixam duas superfícies voltadas uma para a outra a um ou dois milímetros de distância, refletindo uma fonte luminosa intensa de um lado para o outro. Um poste de rua logo fora do enquadramento vai projetar um ghost — uma cópia invertida e apagada da fonte — diretamente sobre o negativo, independentemente de quão bom seja o tratamento das faces voltadas para fora.

Vignetting e a Armadilha das Exposições Longas

A segunda penalidade mecânica é o vignetting. Anéis de filtro padrão medem cerca de 5 a 7 mm; anéis slim ou de perfil baixo ficam em torno de 3,2 a 5 mm. Empilhados, dois anéis prolongam o conjunto para a frente e a borda dianteira pode invadir o círculo de imagem. No formato full-frame (135), o vignetting mecânico de uma pilha geralmente começa a se manifestar abaixo de cerca de 28 mm e se torna severo abaixo de 24 mm; anéis step-up e step-down acrescentam sua própria altura à pilha. A disciplina em objetivas grandes-angulares é usar um único filtro sempre que o resultado permitir.

A densidade neutra se comporta de maneira mais simples no lado da exposição — sua densidade é intencionalmente uniforme ao longo do espectro visível, de modo que um ND de 3 stops (ND8, fator 8) sobre um filtro vermelho de 3 stops totaliza seis stops. A armadilha está no que esses seis stops fazem à velocidade do obturador. Alcançar exposições de vários segundos dessa forma empurra muitos filmes para a falha de reciprocidade: os filmes Ilford precisam de correção além de aproximadamente um segundo, e o Fomapan 100 e 400 falham abruptamente, exigindo exposição adicional substancial para tempos de vários segundos. O fator medido combinado é apenas o ponto de partida; some a correção de reciprocidade publicada do filme por cima dele.

Fatores de filtro a partir dos dados Wratten/B-3 da Kodak; orientação tonal e do sistema de zonas a partir de Ansel Adams, The Negative (1981).

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