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O tamanho dos sensores nas câmeras de cinema digital e a qualidade da imagem

Muitos relacionam, hoje em dia, qualidade de imagem ao tamanho do sensor. Mas será  que o tamanho do sensor, em si, pode ser realmente um parâmetro de qualidade?

A confusão começou quando a primeira Canon 5D Mark II chegou ao mercado. Projetada para filmar com a humilde intenção de habilitar fotojornalistas a enviarem vídeos simples de eventos, ninguém ia imaginar a revolução que ela causaria no mercado.

Conhecidas como HDSLRs, as câmeras fotográficas que filmam tomaram conta do mercado de produção independente e de baixo orçamento, tanto no cinema quanto na TV e na internet. Além disso, possibilitaram que fotógrafos de still também começassem a captar imagens em movimento.

Como no mercado fotográfico de still existe a distinção entre os sensores full frame e os crop, essa distinção migrou para o mercado de filmagem. Só que, para fotografia still, o significado é bem  diferente do que para filmagem digital.

O termo Full Frame significa um sensor cujo tamanho físico é semelhante ao dos negativos 135 de película utilizados nas câmeras fotográficas analógicas de 35mm.  Ou seja, é um sensor do tamanho do padrão tradicional para fotografia. Já um sensor Crop é um pouco menor, dependendo do fator de redução. Uma Canon 7D, por exemplo, apresenta um fator crop de 1.6 em relação a uma 5D.

Screen Shot 2013-08-28 at 13.49.22Em amarelo, o sensor Crop comparado ao Full Frame.
(imagem do calculador de campo de visão http://www.abelcine.com/fov/)

Acontece que, no mundo do cinema, 35mm ≠ 35mm. Como? Isso mesmo. 35mm de cinema não tem nada a ver com 35mm de fotografia. Embora o negativo em película tivesse a mesma largura para ambos, nas câmeras fotográficas o negativo corria horizontalmente, enquanto que nas câmeras de cinema corria verticalmente. O resultado é uma área de captura de imagem (exposição) bem maior nas câmeras de still do que nas câmeras de cinema.

super-vs-135Compare a diferença da área de exposição de um negativo
de fotografia still com a de filmagem em Super 35mm.
É fácil visualizar que a imagem filmada de cinema

é consideravelmente menor que a imagem fotografada.

A razão disso nada mais é do que o custo. Afinal, filmar a 24 quadros por segundo consome muito negativo e, se o filme para cinema também rodasse na horizontal, o custo do negativo seria quase que 3 vezes maior. É por conta dessa economia na produção que o padrão de cinema foi desenvolvido diferente do de still. Uma exceção são os filmes IMAX ou 70mm, que rodam na câmera na horizontal.

Vendo o gráfico acima, entende-se que um sensor para câmeras de cinema que cubra toda a área original de exposição do negativo é bem menor que um sensor Full Frame para still. Ou seja, o termo Full Frame nunca se aplicou à produção de cinema digital. O padrão de referência de qualidade sempre foi o de 35mm (ou Super 35mm).

Embora o termo Full Frame seja uma aberração para o cinema digital, muitos cineastas mais novos acabam confundindo as coisas, acreditando que um sensor Full Frame ofereça mais qualidade que um sensor Super 35mm, que é bem menor. Mas isso não poderia ser mais errado.

Para se ter uma idéia, a imagem abaixo mostra a diferença do tamanho do sensor da Blackmagic Cinema Camera (BMCC) em relação ao sensor Full Frame da Canon 5D.

Screen Shot 2013-08-28 at 14.21.53Em amarelo, o tamanho do sensor da BMCC em relação ao sensor da Canon 5D.

Acontece que a Canon 5D Mark III filma com uma resolução de 1920 x 1080, conhecida como Full HD. Já a Blackmagic Cinema Camera filma com uma resolução de 2432 x 1366 (2.5K), maior que a resolução padrão para cinema digital que é de 2K. O gráfico abaixo mostra como o sensor menor da BMCC entrega uma imagem com resolução maior que o Full Frame da 5D.

1080p-vs-2_5kA imagem com a resolução maior é a do sensor menor.
Ou seja, tamanho não é documento!

Já deu para começar a entender porque, no meio de cinema, o termo Full Frame não significa vantagem alguma? Na verdade, o tamanho do sensor tem muito menos importância do que se pode imaginar. Até porque os padrões atuais de cinema em película são Super 35mm e Super 16mm.

Antes que comecem a falar que Super 16mm é um formato amador, vale mencionar que inúmeros filmes de alto orçamento e grande sucesso comercial foram rodados em Super 16mm. Dentre eles estão Cisne Negro, Babel, The Hurt Locker, Moonrise Kingdom, Diários de Motocicleta, Pi, O Jardineiro Fiel e Leaving Las Vegas. E isso é apenas uma minúscula amostra aleatória.

Aliás, Cisne Negro ganhou o Oscar de melhor fotografia. E tudo com um negativo muitas vezes menor que o tamanho de um sensor Full Frame, como mostra a imagem abaixo.

Screen Shot 2013-08-28 at 15.11.14Um sensor Super 16mm (em amarelo) comparado com um Full Frame.

Aí entram os mais céticos e afirmam que película tem mais definição que digital. Só que nem isso é mais verdade. O digital já ultrapassou o negativo em definição. E para aqueles que insistem em dizer que Super 16mm é pequeno demais (o mesmo tamanho do sensor da Blackmagic Pocket Cinema Camera, ou BMPCC), vale mencionar que o filme Ataque dos Clones, da série Guerra nas Estrelas foi rodado com uma câmera Sony F900 Cinealta.

Como todos sabem, George Lucas é um tremendo perfeccionista, amante da tecnologia, que não tem problema nenhum de orçamento para seus filmes pois todos faturam centenas de milhões de dólares. E não há dúvidas de que a qualidade do Ataque dos Clones não tem nada de ruim. Mas você sabe qual é o tamanho do sensor da câmera usada para rodar o filme? Dois terços de polegada (2/3″)! Quer ver a relação com o tamanho de um sensor Full Frame?

Screen Shot 2013-08-28 at 15.25.47

O tamanho do sensor da câmera usada por George Lucas
para filmar Ataque dos Clones, em amarelo.

Pois é, o sensor digital da F900 é menor ainda que o Super 16mm. Agora compare a definição da imagem do filme com a de uma Canon 5D… O filme da série Guerra nas Estrelas tem mais definição. Embora o sensor seja infinitamente menor e a resolução seja a mesma: 1920 x 1080.

Mas se a resolução da imagem é a mesma, como pode um sensor ter mais definição que o outro? Resolução e definição não são a mesma coisa? A resposta é não. Muita gente confunde os dois termos, mas eles não têm relação nenhuma entre si. Resolução é o tamanho da imagem em número de pixels. Definição é a capacidade do sensor de mostrar detalhes pequenos sem defeitos ou processamentos artificiais.

Para se ter uma idéia, a Sony F900 tem uma definição de mais de 1000 linhas, enquanto que a Canon 5D tem cerca de 700. Quer dizer, uma câmera com um sensor muito menor tem capacidade de mostrar mais detalhes.

HDW-F900_01Sony HDW-F900 utilizada na filmagem de Ataque dos Clones.

Se o sensor Full Frame não oferece nenhuma vantagem, até agora, em relação aos sensores Super 35mm, Super 16mm e até 2/3″, então qual a causa de tamanho rebuliço? A principal é o erro de achar que Full Frame é padrão para cinema digital quando, na verdade, ele só é padrão para fotografia still. E, dessa confusão, surge ainda a salada das lentes.

É que, em fotografia, uma lente considerada padrão para um sensor Full Frame é uma lente de 50mm. E quem está acostumado com still, acha que isso é universal. Só que, no mundo do cinema, a coisa é bem diferente. Uma lente considerada grande angular para uma full frame tem 28mm. Para Super 35mm, uma lente grande angular com o mesmo campo de visão seria uma 19mm. Para Super 16mm, seria uma lente de 10mm.

Para quem está acostumado com fotografia still em full frame, uma lente de 10mm seria considerada uma ultra grande angular, praticamente uma lente de efeito especial. Mas as lentes projetadas para câmeras de cinema já vem com suas medidas diferentes. Existem lentes zoom de cinema para o formato Super 16mm que começam em 7mm. E isso sem nenhuma distorção, pois a lente é projetada especificamente para o tamanho da área de captação do negativo (ou do sensor digital). Uma lente de 7mm para still Full Frame dificilmente não distorceria a imagem e, pela dificuldade de construção, custaria dezenas – se não centenas – de milhares de dólares.

Resumindo, com um sensor pequeno e a lente apropriada, consegue-se os mesmos ângulos de visão mais abertos que são possíveis com sensores full frame. Os sensores Full Frame das HDSLRs também não apresentam nenhuma vantagem em relação a definição para filmagens. E, se o argumento for que o sensor maior possibilita o desfoque mais fácil do fundo, um bom diretor de fotografia consegue o mesmo nível de desfoque com o uso correto de lentes, iluminação e distância do objeto a ser filmado.

Portanto, da próxima vez que alguém vier falando “Ah, mas não é Full Frame!”, insinuando que a câmera com o sensor menor não presta, lembre-se do Cisne Negro, do Ataque dos Clones, do A Invenção de Hugo Cabret (filmado com a ARRI Alexa em 1080p com sensor Super 35mm) e de milhares de outros filmes de sucesso que foram filmados em Super 35mm, Super 16mm ou em sensores menores ainda e responda, com confiança: “Tamanho não é documento!”.

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26 comentários Nesse post
  1. Paulo,

    só não entendi muito a parte definição versus resolução. Você tem mais algum artigo pra consulta que defina o que é definição? Isso é uma coisa presente nos specs das câmeras ou só se obtém a partir de testes?
    Forte abraço
    Victor

    • Geralmente os fabricantes não publicam os números da definição, somente da resolução. A definição é testada através de gráficos especiais impressos que possuem definição maior que a maioria das câmeras. Nesses gráficos, além de outros testes, linhas vão convergindo até chegar a um único ponto. E diversos números são colocados ao longo das linhas. Quanto mais próximo do ponto a câmera consegue ver linhas individuais, mais definição ela tem.
      Por exemplo, uma Canon 5D consegue definiar aproximadamente 700 linhas horizontais. Depois disso, as linhas se confundem. Já a F900 citada no artigo consegue distinguir as linhas individuais bem mais próximas dos pontos, acima de 1000 linhas. Na prática, a F900 consegue mostrar imagens com maais detalhes enquanto que a 5D não consegue. Portanto, independente da resolução de ambas as câmeras (que é a mesma – 1920 x 1080), a câmera com maior definição será capaz de mostrar mais detalhes que a outra.

      A imagem do link abaixo mostra um desses gráficos de teste, só que para câmeras de baixa definição.

      Teste de definição

  2. Na minha opinião há algumas vantagens, melhor aproveitamento da área da lente e baixo ruído em ISO elevado, se compararmos os sensores Canon da 5DmkII e 7D, de resto, o post foi bastante informativo.

    • O nível de ruído tem mais a ver com o desenho do sensor e a latitude a câmera do que o tamanho do sensor. Tanto que a 5D Mark II tem o mesmo tamanho do sensor que a Mark III e esta última é bem menos ruidosa. E a ARRI Alexa, que tem o sensor um pouquinho menor ainda que a 7D tem muito menos ruído que ambas.

  3. Trabalho com uma certa variedade de câmeras Tipo a XDCAM PDW f355 a Sony NEX FS700 e a RED.
    O fato é que sempre fui cético a gravação com essas “D” da vida e sempre as pessoas tinham a mania de dz q a 5D é melhor pq é FULL FRAME.
    Gostei muito desse post esclarece algumas coisas de uma forma bem didática.
    Não desmerecendo a imagem que é satisfatória das “D”da vida mas dz que a 5D é melhor q a RED por ser full Frame “ME AJUDE””
    Parabéns a pagina por esclarecer esta e várias outras dúvidas que sempre rondam o mito do “CINEMA DIGITAL”

  4. E quanto à profundidade de campo, há alguma diferença entre um sensor full frame e um super 16mm?

    • Não é tanto o tamanho do sensor em si que dita a profundidade de campo, mas a distância necessária entre a câmera e o objeto filmado para se obter o mesmo enquadramento. Um sensor Full Frame, por ter uma área de cobertura maior, obriga o fotógrafo a se aproximar mais do objeto comparado com um sensor menor usando a mesma lente e abertura. Essa distância menor é a principal causa da profundidade de campo limitada. Uma câmera com sensor Super 16mm com uma lente 35mm ficaria mais distante do objeto que uma câmera com sensor Full Frame para obter o mesmo enquadramento, portanto a distância focal aumentaria em relação à última. É por isso que a escolha das lentes é importante, pois quando se deseja uma profundidade de campo menor, usa-se uma lente que possibilite a aproximação maior do objeto, visando o mesmo enquadramento.

      • Puxa, e você não acha que isso é uma vantagem em prol dos equipamentos full frame? Tenho uma Panasonic AG-AF100 e uma Canon 5D mark ii e essa relação de distância do assunto é tão chato em câmaras com sensores pequenos que muitas vezes opto pelo uso da 5D. Claro, há outros fatores que pesam em prol da AF100.

        • João, certamente pode ser uma vantagem em certas condições e uma desvantagem em outras (como, por exemplo, ter a distância focal limitada a apenas alguns milímetros e ter que ficar catando foco no desespero cada vez que a pessoa em quadro se move um pouquinho que seja). É por isso que se escolhe a câmera mais apropriada para cada trabalho. A discussão do artigo é mais sobre o fato de que muitos acham que só por ser Full Frame, a câmera é melhor em tudo que uma câmera com um sensor menor. E isso é totalmente errado. Até mesmo porque, como eu mencionei, o conceito de usar um sensor Full Frame para filmar só surgiu recentemente e a grande maioria dos filmes de alto orçamento e de sucesso foram e são filmados com sensores menores. Mas também não quer dizer que Full Frame seja pior em todos os sentidos. Na verdade é mais uma opção, com vantagens e desvantagens.

          • Perfeito, concordo contigo. Afinal, se o objetivo é produzir algo a ferramenta deveria ser apenas um meio e não um fim. Assim como você já vi falando esse tipo de asneira e defendendo mais o produto que os próprios fabricantes. Por isso, de maneira particular, possuo dois equipamentos e aparentemente tão distintos. Obrigado pelos esclarecimentos e informações.

  5. Só uma observação, nos ultimos testes que fiz, a 5D conseguiu resolver 570 linha numa zeiss 50mm 1.4, com a iris em 5.6, que foi a máxima resolução que conseguimos. Isso cosideranro a gravação em h.264.

  6. Eu vi em um site de comparativos de Dslr que a Nikon D600 é melhor que a 5d mark III em relação ao ruido com o iso alto, isso é verdade?

    • Marcos, nunca fizemos uma comparação direta portanto não temos como confirmar isso. Mas, se o site é de confiança, não há vejo razão para dúvidas.

  7. Oi ótimo post parabéns, trabalho com video de casamentos com a 550D e 600d e não estou satisfeito com a qualidade da imagem vejo todo mundo com 5d II e III e as imagens não tem comparação como seria isso? O que seria essa diferença? Por causa das Lentes EF serie L ? un abração Fabiano

    • Fabiano, tem uma série de fatores. A 5D mkIII é uma câmera superior em vários sentidos. Como você mesmo disse, existem outras variáveis que influem na qualidade da imagem como lentes com mais definição, processadores melhores, etc. Mas isso não tem nada a ver com o tamanho do sensor. A câmera da Blackmagic de 2.5K, por exemplo, tem muito mais latitude e menos ruído com um sensor que é menor que o da 550D.

      Existem lentes bem melhores que a que vem com as 550d e 600d, sem custar tanto quanto uma série L. Um exemplo é a Helios 58mm que vinha com as câmeras Zenit. O bocal dela é de rosca tipo m42, mas ela pode ser usada nas Canon com um simples adaptador. É uma lente manual derivada da Zeiss Biotar, mais luminosa (menos,ruído) que a,lente quem vem com as câmeras que você mencionou e custa entre R$ 150 e R$ 350, dependendo do estado.

      • Grazei Caro Paulo, era uma duvida muito intrigante porque não sabia ao certo se invisto em Lentes ou em corpo câmera, muito obrigado pelo seu feedback!
        Abraços
        Fabiano

  8. Paulo – pra lá de bom este Post – realmente uma aula, e muito esclarecedor ! o Post do 4K também fantástico – fica ai uma duvida semelhante a do colega Fabiano acima – Uma Panasonic GH3 ( ou a 2) mirrorless, não estaria então acima ou equiparada a 5DII e 3 ? é uma câmera que me simpatizo e já vi ótimos trabalhos com ela, possíveis provavelmente a sua qualidade, ( ou lentes utilizadas)não sei, nunca operei ou testei uma, O que você acha dela ? ( e ai volta novamente ao tamanho do sensor, pois o dela é menor como vc. bem coloca) e se for adequada , por gentileza, uma sugestão de 3 lentes para ela para se trabalhar com filmes institucionais e eventos corporativos. Fico muito grato e novamente Parabéns !!! show de bola !

    • Jean, as GH3 e GH2 são câmeras excelentes. Inclusive o diretor Francis Ford Coppola, em um comparativo entre diversas câmeras de todos os preços e níveis, considerou a imagem da GH2 hackeada como a sua favorita.

      Cada câmera tem suas características, e a GH3 certamente é comparável à 5D Mark III. Sendo que cada uma tem suas vantagens e desvantagens. O sensor MFT (micro 4/3) da GH3 tem uma grande variedade de lentes à sua disposição, inclusive adaptadores que podem usar uma infinidade de lentes manuais de alta qualidade como as Canon série FD, que podem ser encontradas no mercado a preços excelentes.

      Quanto à escolha das lentes, a filmagem de eventos torna o uso de zooms necessário, enquanto que uma produção mais controlada possibilita o uso de primes. As lentes da própria Panasonic são ótimas, sendo que algumas são da Leica e outras desenhadas pela Leica e montadas pela Panasonic, usando sua própria marca. Você pode comprar essas lentes sem erro.

      • Paulo obrigado, vejo que vale a pena tentar com a GH3 , embora ela não esteja muito presente e compartilhada no Brasil, como as Canon e Nikon – é uma marca que sempre acreditei, e utilizava a alguns anos, 3 DVX100ap, logo quanto elas saíram – e assim ficamos com elas, excelentes câmeras para a época e para meu nicho de mercado, alta produtividade e nunca quebraram – até que tiveram seu fim, com o full HD e as HDSLRs – por isto acredito na marca e acho estranho não ser mais trabalhada no Brasil. Valeu a dica e confirmação – e seu site é simplesmente indispensável – fica a prova que por mais tempo de mercado tenhamos, nada sabemos, e estamos sempre aprendendo uns com os outros. Obrigado !

  9. Belo post! Acho que estamos cansados de cliente ou colega ou pessoa que ouviu falar que a 5D é o máximo pq é full frame, e daí pra frente quer saber de todas as câmeras se é full frame ou não, aí eu faço uma escolha consciente por outra câmera e a pessoa acredita que sou eu que sou burro pq não faço a mesma coisa que todos os outros. Aí claro, como as pessoas tb não sabem julgar, vão entrar e sair convencidas que teria sido espetacular se tivesse sido com uma 5D, ou pelo menos uma Canon.

    Uma coisa que eu não aguento no pessoal usar essas digitais da Canon pra vídeo é a presença do espelho, que limita a gama de lentes que se pode usar, e aumenta o tamanho da câmera à toa. Pra mim, no meu patamar atual de orçamento, não há dúvida, é Panasonic com Micro 4/3. Pra mim, GH2 tinha que ainda ter continuado em produção muitos anos (vai olhar por qto elas tão vendendo usadas hoje nos EUA).

    Realmente é interessante que sempre se falou que Full Frame é o máximo pq é igual película, mas na verdade nem é! Esse é o nível da desinformação. Aliás, então, tela de ground glass dos adaptadores de 35mm pra vídeo, têm o tamanho do 35mm de still ou do Super 35 de cinema?

  10. Paulo,
    excelente o Post, obrigado, realmente eu tinha esse sentimento mas não sabia explicar aos meus alunos. Só uma dúvida, ouvi falar e li que o SENSOR da 5D não é FULL FRAME quando ela filma. Ela teria um sensor conhecido como APS H – com cerca de 28,7 x 19mm que equivale a um fator de corte de 1,3. Isso é real? Porque se for cai ainda mais por terra a teoria FULL FRAME.

    • Pedro, a 5D filma utilizando toda a área do sensor, portanto filma em full frame. Não há fator de corte.

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