Nossa percepção ao observarmos uma imagem está associada a dois grupos de fatores distintos e, de certa forma, complementares.

O primeiro grupo de fatores diz respeito à resolução e acutância da imagem, o outro fator trata da nossa habilidade em perceber variações tonais.

A “definição”de uma imagem, termo muito usado por fotógrafos, artistas e designers é um conceito apenas verbal, não pode ser caracterizado de forma clara. Na verdade, a “definição”de uma imagem é a associação de dois conceitos  matemáticos: - resolução óptica e acutância. Por simplicidade, passaremos a denominar a resolução óptica apenas,  resolução. Esse termo não é de forma nenhuma relacionado com a resolução dos sistemas digitais, normalmente medida em megapixels.

 A resolução de um sistema óptico é a sua capacidade de “resolver” detalhes, isto é, perceber a separação entre linhas de uma imagem.

A forma de se medir a resolução de um sistema óptico é determinar quantos pares de linhas por milímetros (pl / mm) o sistema pode resolver ou separar.

Na observação de cópias fotográficas com, 20x25 cm, uma distância confortável para observação é de 50 cm, nessas condições a resolução do olho humano é de 10 pl/mm. Resultado obtido a partir de testes feitos com muitas pessoas em  boas condições de iluminação.

Isso significa que o olho humano não é capaz de resolver, isto é, separar mais do que 10 pares de linhas por milímetro.

 A imagem abaixo mostra um conjunto traços que variam de 2 a 20 pares por milímetro, no teste de uma objetiva de 100 mm de distância focal a câmera deve estar a 2,5m de distância.

 

Fig.1: pares de linhas, variando de 2 a 20 por mm.

Uma outra imagem conhecida que mostra diagramas de linha é a vendida pela Força Aérea americana (Fig.2)

Fig. 2: diagrama para medida da resolução

Onde grupos de linhas verticais e horizontais são impressos em diversos tamanhos e servem para a avaliação da resolução de sistemas ópticos. 

É claro que quando uma fotografia é observada a uma grande distância, a resolução necessária para que a cópia seja nítida é muito menor, é o que se nota na observação de um outdoor, de perto as imagens são formadas por pontos grosseiros.

O segundo conceito que influencia na “definição”de uma imagem é a acutância; esse conceito matemático  de definição um pouco complicada define o contraste local, isto é, a variação de intensidade ou brilho entre duas regiões vizinhas da imagem.

A Fig.3 mostra um diagrama com a mesma resolução da Fig. 1, mas de menor acutância.

 

Fig.3: pares de linhas, variando de 2 a 20 por mm, mas com menor contraste local, menor acutância.

Se as  figuras 1 e 2 forem observadas a uma mesma distância, por exemplo, 4 metros, um observador vai resolver as duas imagens da mesma forma, mas a figura de maior contraste vai parecer mais nítida.

 

 

O que ocorre é que o nosso sistema visual, – olho / cérebro é muito sensível a bordas “borradas”  ou pouco nítidas. Em resoluções de 10 pl/mm o olho percebe claramente as linhas de maior contraste.

Nota-se experimentalmente que a diferença entre uma fronteira definida e  borrada uma corresponde a uma diferença de três vezes na resolução, em outras palavras uma resolução de 10 pl / mm corresponde visualmente a uma resolução de 30 pl / mm de baixo contraste.

Por essa razão, materiais fotográficos de menor resolução podem originar imagens mais nítidas se o contraste local é grande.

Resolução de alguns filmes para revelações padrão:

Velvia: 160 pl /mm
Ektachrome 64 : 125 pl /mm
T Max 400: 125 pl /mm
Tmax 100: 200 pl /mm
Tri X : 100 pl /mm
HP5: não conhecido

A resolução óptica dos sistemas digitais depende das dimensões dos fotodiodos usados no sensor e será objeto de uma próxima coluna.
Ao contrário da nossa boa capacidade em perceber detalhes, o sistema olho / cérebro é muito limitado na percepção de variações tonais. Ao contrário do que se imagina, não temos uma capacidade ilimitada em perceber variações tonais e o mesmo acontece com filmes ou sistemas digitais. Nossas limitações não são percebidas, pois o cérebro produz uma ilusão de continuidade.

A capacidade do sistema olho / cérebro em perceber variações em brilho é de aproximadamente 2% em luminância  ( brilho da superfície).

Também, de forma experimental, e pesquisando um grande número de pessoas é possível se estabelecer uma escala de tons que varia do preto ao branco. Pode ser surpreendente, mas essa escala contém, na média,  apenas 650 intervalos tonais. Nas melhores situações de observação, no meio da escala, variações de 1,5% pode ser notadas, mas nas regiões mais escuras da escala, mudanças de 40% são necessárias.

Mesmos para olhos treinados de artistas ou fotógrafos essa escala não tem mais que 1000 intervalos tonais.

Quantos valores tonais uma cópia fotográfica em preto e branco pode apresentar é uma boa questão, depende na verdade do que é considerado branco e do que é considerado preto. Se a diferença de brilho entre o branco e o preto é de 200 vezes, Uma imagem fotográfica, cópia ou slide usa apenas uma parte dessa escala tonal. o número máximo de tons observados  em uma imagem está entre 250 e 300 tons quando se observa sob boa iluminação ( 200-300 foot-candles).

Se a diferença entre o branco e o preto é maior, então um número maior de tons pode ser notado, mas isso é menos freqüente na prática.

Dessa forma, um conjunto de aproximadamente 250 tons pode representar bem uma imagem em preto e branco.

É por essa razão que câmeras digitais e escaners usam codificação em 8 bits por canal. Uma imagem em preto e branco com 8 bits apresenta 256 variações tonais, suficiente para produzir boas cópias fotográficas.

 

 

 

Ref. 1- Image Clarity, John B. Willians  - Focal Press, 1990
Ref. 2- Post Exposure , Ctein – Focal Press, 2000