técnica utilizada na obtenção da exposição correta, com precisão, de um negativo fotográfico ou digital, formulada pelos fotógrafos americanos Ansel Easton Adams e Fred Archer no final da década de 30. Desenvolvida inicialmente para as chapas fotográficas P&B da época, pode ser aplicada também a outros meios de registro de imagem, como o cinema em película e a fotografia e cinema digitais. O objetivo é realizar a exposição adequada tanto das áreas mais claras da imagem quanto das mais escuras. O contraste, na fotografia, é um dos maiores obstáculos para a realização de fotos de maneira geral nem super-expostas nem sub-expostas - à parte desvios como estes que sejam propositais.

Na realidade cada área de determinado tamanho em uma imagem tem seu valor individual de luminosidade: se este valor for maior, a íris tem que ser fechada em certo grau ou então o tempo de exposição tem que diminuir. Se for menor, o inverso disso tem que ocorrer. No entanto, como combinar na mesma imagem essas diferentes áreas, sendo que a íris ou o controle de exposição são um só para o registro da imagem toda? Neste caso, algumas áreas dessa cena serão expostas adequadamente e outras não, qualquer que sejam os valores dos controles de exposição utilizados na câmera. Já que não se pode escolher expor corretamente todos os elementos da cena, então a escolha natural recai sobre os elementos principais ou o elemento principal dessa cena. Para auxiliar nessa escolha, Adams e Archer desenvolveram a teoria das zonas.

Nesse processo é utilizado um aparelho denominado fotômetro , para medir as intensidades de luz em cada área específica da imagem. Existem fotômetros que medem a luz de diferentes modos, no processo de Adams e Archer empregam-se fotômetros do tipo luz refletida. Essa opção foi escolhida porque, para fazer os ajustes, é necessário medir a intensidade luminosa nos diversos trechos da imagem e muitas vezes pode ser impossível ou impraticável chegar perto desses elementos para medir sua luminosidade - caso do uso do fotômetro de luz incidente. Por outro lado, conforme visto, é necessário medir trechos específicos da cena: o fotômetro utilizado na tarefa não poderá efetuar a leitura geral da cena, como é feito na maioria das câmeras quando em modo automático de exposição.

A grande vantagem da técnica das zonas é sua ajuda em encontrar o melhor ajuste para expor corretamente o elemento escolhido, ao aliar o ajuste técnico com a percepção de realidade por parte do fotógrafo, unindo um processo mecânico a um processo manual. Assim por exemplo, quando um fotômetro é apontado para um pano preto na cena, tentará determinar o ajuste necessário de abertura da íris para expor corretamente o pano, o que poderá levar a uma exposição que resulte em uma tonalidade cinza, não preta, no registro desse trecho pela câmera. Nesse momento entra a ação do fotógrafo, que corrige o valor obtido para que a superfície apareça como preta e não cinza. O mesmo vale para a situação oposta, de muita claridade, como a neve acumulada no chão.

Adams e Archer criaram uma escala numerada de 0 a 10 indicando onze diferentes zonas (intensidades de luminosidade). O valor 10 representa a zona do branco total, o valor 0 a zona do preto total e o valor 5 a zona do cinza médio. Quando a escala foi impressa, medições determinaram que a porcentagem de luz refletida por essa zona de cinza médio era de 18%. Esse valor ficou conhecido como cinza médio, ou neutro (neutral gray). Fabricantes comercializam cartões de cinza 18%: ao determinar a exposição para essa área média, o resultado esperado é a exposição adequada na maioria das zonas vizinhas, tanto mais claras como as mais escuras.

Para referenciar esses valores em seus textos diferenciando-os de outros valores numéricos, decidiram utilizar algarismos romanos para identificar as zonas, ou seja, I, II, III, IV até X, como representado na figura abaixo:

A zona 0 (zero) corresponde ao preto puro e a X ao branco puro. Entre os dois, localizam-se diversos valores intermediários:

  • I = tonalidade próxima do preto puro, não mostra textura
  • II = parte mais escura de uma imagem onde ainda é possível ver textura
  • III = textura das partes escuras das imagens
  • IV = áreas de sombras não muito escuras
  • V = ponto intermediário da escala
  • VI = áreas de sombras mais claras
  • VII = textura das partes claras das imagens
  • VIII = parte mais clara de uma imagem onde ainda é possível ver textura
  • IX = tonalidade próxima do branco puro, não mostra textura

A intensidade luminosa de uma determinada zona qualquer na escala é o dobro da anterior (à sua esquerda) e é metade da zona subsequente, à sua direita. Associando cada uma dessas zonas com a exposição obtida no negativo ou no sensor CCD / CMOS, pode-se da mesma maneira dizer que a exposição correspondente a uma determinada zona qualquer é o dobro da exposição da zona anterior e metade da posterior. Como, na íris das câmeras, os valores numéricos de f-stops também determinam o dobro ou metade da exposição em relação aos números anteriores ou posteriores de ajuste de abertura, é possível associar as duas escalas.

Os pesquisadores compararam o registro em papel fotográfico das imagens seguindo esta escala e verificaram ser muito difícil representar toda a extensão de tonalidades, especialmente as superiores à zona X, na ampliação da foto em papel, apesar dessas tonalidades poderem ser observadas no negativo. Determinaram então a possibilidade de fazer o registro em papel a partir de trechos menores da escala; assim, por exemplo, o intervalo a que chamaram "dinâmico" (dynamic range) corresponde à faixa das zonas I até IX, excluindo as zonas extremas 0 e X. Em outras palavras trata-se do trecho da escala que pode efetivamente ser transferido para o papel e reter sua visualização. Outro trecho considerado é o trecho de II a VIII, onde predomina a sensação de textura na imagem com sua maior intensidade.

Cada tipo de negativo cobre um intervalo específico da escala; assim, determinados tipos permitem a exposição na zona VII do branco ainda com textura e, a partir daí, perdem-se os detalhes. Deste modo a folha de um livro deve ser exposta com esse negativo até uma abertura máxima correspondente à essa zona. Essa situação leva ao ajuste manual acima referido.

Vamos supor uma parede branca iluminada por um refletor pouco potente e em outro ambiente, uma parede preta iluminada por um refletor muito potente. Teoricamente a parede branca deveria refletir toda a luz que a atinge, mas parte dessa luz é absorvida. Por outro lado a parede preta deveria absorver toda a luz que a atinge, mas parte dessa luz é refletida. Isso ocorre, em ambos os casos, por imperfeições dos pigmentos que as compõem. Assim, as duas paredes refletem luz e, fato interessante, dependendo da potência desses refletores, a luz refletida pode em dada situação ter a mesma intensidade nos dois casos. Isso se traduz para um fotômetro efetuando a leitura em cada um dos casos. O fotômetro indicará então a mesma exposição nos dois casos. No entanto, ao observar a imagem capturada com essa indicação, observaremos que nem o preto ficou igual ao real nem o branco ficou igual ao real. É necessário então efetuar ajustes manuais - o que a teoria das zonas permite fazer.

A chave para resolver a questão é procurar o elemento principal da cena e colocá-lo na zona desejada. Para tanto, deve ser conhecida a faixa de zonas coberta pelo meio utilizado. Por exemplo um determinado negativo pode representar bem detalhes em áreas de sombra a partir da zona III. Assim, se o elemento principal da cena for escuro e necessitar ser exposto com seu detalhamento (e não de forma "chapada", com preto uniforme), o mesmo deverá ser colocado nessa zona, o que significa que essa exposição será obtida ajustando-se a íris da câmera para o valor correspondente a essa zona. Se não for o elemento principal mas se quiser que até os elementos mais escuros tenham textura, escolhe-se o elemento mais escuro e coloca-se na referida zona. Com isso as demais intensidades luminosas da cena recairão cada qual em sua zona específica.

A figura abaixo ilustra a localização das diversas zonas em uma imagem P&B:

É possível observar uma área muito clara (o local onde encontra-se o Sol) juntamente com outras com gradações diferentes de tonalidades de cinza. É interessante notar que para a fotometria o que importa é a intensidade da luz e não sua cor, por isso a imagem está em P&B, para melhor ilustrar suas diferentes graduações. Os fotômetros são sensíveis somente à luminosidade, não a cor.

Quanto mais zonas diferentes um determinado sistema de captura de imagem conseguir abranger, maior será sua fidelidade na reprodução da imagem. Denomina-se essa capacidade de representação como "intervalo dinâmico", ou dynamic range. De maneira geral a película fotográfica ou cinematográfica colorida apresenta um valor de dynamic range menor do que o da película P&B. Transpondo a definição para uma câmera digital, poderia-se dizer que dynamic range descreve o contraste em uma determinada cena que a câmera é capaz de reproduzir.

Os sensores CCD e CMOSs nas câmeras fotográficas e de vídeo podem-se beneficiar do mesmo processo de ajuste. Para estes sensores, de maneira geral o valor de dynamic range é inferior ao da película colorida, o que explica o fato das imagens de vídeo serem normalmente mais contrastadas do que as captadas em película e também sua conhecida dificuldade em representar adequadamente as inúmeras nuances de meios tons da imagem. No entanto essa limitação vem diminuindo dia a dia e não demorará a alcançar cedo ou tarde a da película.