FUNDAMENTOS DE COLORIMETRIA

FUNDAMENTOS DE COLORIMETRIAFUNDAMENTOS DE COLORIMETRIA

Carlos Otávio Petter

Roberto Gliese

Laboratório de Processamento MineralCentro de TecnologiaUniversidade Federal do Rio Grande do SulAv. Bento Gonçalves, 9500 - CEP 91501-970Porto Alegre/RS - BrasilFone: +55 51 316.7103 - FAX: +55 51 316.7116

SUMÁRIOSUMÁRIO

• Introdução e noções históricas• Parâmetros colorimétricos• Fisiologia da cor e subjetividade da visão• Tricromia e aditividade• Espaços colorimétricos• Diferenças de cor• Interação luz-matéria• Meios transparentes (Beer-Lambert)• Meios opacos (Kubelka-Munk)• Medição• Formulação e correção

INTRODUÇÃO E NOÇÕES HISTÓRICAS

INTRODUÇÃO E NOÇÕES HISTÓRICAS

DefiniçãoUso no quotidiano

HistóricoExperiência de newton

Espectro eletromagnéticoLuz Visível

A CorA Cor

Definição:Sensação recebida por meio de nossos olhos devido à observação de um objeto colorido.

Envolve aspectos:•Físicos•Fisiológicos•Psicológicos

“Fenômeno PSICOBIOFÍSICO”

Uso da cor no quotidianoUso da cor no quotidiano

Papel psicológico:• Cabines telefônicas em

vermelho• Lugares quentes em azul• Vestiários coloridos

(amarelo ou vermelho)


Papel fisiológico (poder de adaptação):

• A luz amarela estimula (favorece) a acuidade visual mas é extenuante.

• A uma mesma taxa de iluminação, a luz menos cansativa é a branca.


Vermelho: é a cor quente por excelência. É a preferida das crianças e primitivos ( brutal, dinâmica, estimulante).

Laranja: cor quente, intima, acolhedora. É uma cor psicologicamente ativa, ajudando na digestão.

Amarelo: dignidade, riqueza, dominação.

Verde: o verde vivo é a cor equilibradora por excelência, no plano nervoso. Vide mesas de jogo, bilhar, ...

Azul: é a cor fria. É a cor indicada para o quarto de dormir. É usada nas casas de máquina de navios, pela sensação de “frescor".

Violeta: fria quando pura, intermediária com a introdução do vermelho.

Pré-HistóriaPré-História

Uso em funerais e em grutas (Altamira e Lascaux)

EgitoEgito

Na Síria e no Egito antigos foram largamente utilizados pigmetos extraídos de vegetais

Aristóteles:

“Da mesma maneira que no ar existe ou a luz ou a sombra, nos corpos encontraremos ou o preto ou o branco. Da mistura destes dois obtém-se todas as outras cores.”

Grécia AntigaGrécia Antiga

Explicações “racionais” para o fenômeno

Aristóteles:

“Como os sabores, as cores são em números de sete, admitindo-se que o marrom é uma nuance de preto e amarelo do branco. Entre os extremos teremos o vermelho, o violeta, o verde e o azul. Toda outra cor é mistura das precedentes.”


Platão:

As Cores são um tipo de chama, que escapa dos corpos e que no encontro com nossa vista (que é também uma chama) produzem a sensação. As partes que se desprendem dos outros corpos e vêm bater em nosso órgão são todas, em relação as partes da vista, ou menores, ou maiores, ou iguais. As partes iguais não produzem sensação, (as diafanes), as partes maiores ou menores contraem ou dilatam o órgão produzindo a sensação do branco e do preto. O que dilata é o preto, o que contrai é o branco.



Teofraste:

A luz é a cor do fogo, entretanto os objetos mesmo não sendo da natureza do fogo, parecem produzir a luz. Pode ser então que a cor do fogo seja luz mas a luz não seja a cor do fogo sozinha; na verdade esta cor não pertenceria somente ao fogo, o que não invalida que a luz seja a cor do fogo.

Idade Moderna: Se fala pouco da cor até o século XVII, onde começam a surgir os naturalistas. Extratos dos debates entre Voltaire e Descartes:

Idade ModernaIdade Moderna

Descartes afirma: “A luz é uma matéria fina que se espalha por tudo e que atinge nossos olhos. As cores são sensações que Deus excita em nós, segundo os diversos movimentos que levam esta matéria a nossos órgãos.”

Para Descartes a produção da cor vem de que os glóbulos destes elementos são determinados a ziguezarem sobre eles mesmos, além do movimento em linha reta, e são os diferentes tipos de zigue-zague que originam as diferentes cores.”



Voltaire juntamente com os adeptos da experimentação, contra-atacam:“Se for colocado um ponto verde e um ponto azul lado a lado em uma muralha, o que nós veríamos?Se sua hipótese é certa, no ponto de interseção entre os dois antes de chegar em nossos olhos, haveria uma modificação do zigue-zague, alterando a cor percebida.Quem sabe me diríeis vos que estes raios sendo compostos muito mais de poros que de substância, poderiam se cruzar sem praticamente se alterar.”

Experiência de NewtonExperiência de Newton

A experiência de Newton com um prisma, realizada mostra que a luz pode ser decomposta em sete feixes principais (purpura, violeta, azul, verde, amarelo, laranja, vermelho).

Não existindo a noção de comprimento de onda e índice de refração a explicação física não foi completa mas foi fundamental no redirecionamento da pesquisa científica neste campo.

Luz Branca

Prisma


O estudo da colorimetria originou-se da experiência que Isaac Newton fez em 1666, fazendo a luz branca passar por um prisma, decompondo-se em todas as suas componentes coloridas.


Newton, na verdade, acreditava que a luz era composta por partículas, ao contrário de outros cientistas da época, que acreditavam que a luz era um movimento ondulatório de natureza desconhecida

Ondas Eletromagnéticas (Maxwell)Ondas Eletromagnéticas (Maxwell)

• No final do século XIX, Maxwell unificou o eletromagnetismo clássico enunciando as quatro Leis de Maxwell.

• Com isso comprovou-se que a luz era, na verdade, uma onda eletromagnética

• Maxwell também conseguiu calcular a velocidade da luz no vácuo a partir de constantes do eletromagnetismo

Características das Ondas Eletromagnéticas

Características das Ondas Eletromagnéticas

Comprimento de onda ()Amplitude (A)

A

Freqüência (f=c/)

Período (T=1/f)

Energia (E=hf)

Polarização da luzPolarização da luz

Luz polarizada é aquela onde o campo elétrico somente varia em um único plano

E

EX

EY

0

y

x

k

E

0

y

x

k

Luz não polarizada

Luz polarizada

Ondas eletromagnéticasOndas eletromagnéticas

• As ondas eletromagnéticas podem ser classificadas pelos seus comprimentos de onda (), segundo o esquema ao lado:

Tipo (nm)

TV/Radio 300.000

IV distante 30.000

Infravermelho 3.000

Luz Visível 400-700

Ultravioleta 200

UV distante 100

Raios X 1

Raios Gama 0,01

Raios Cósmicos 0,001

Espectro da luz visívelEspectro da luz visível

O Espectro Visível (escala em nanômetros)

400 500

Violeta Azul Verde Amarelo Laranja Vermelho

600 700

Sensibilidade à luz visívelSensibilidade à luz visível

Sensibilidade à luz

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Comprimento de onda (nm)

Se

ns

ibil

ida

de

re

lati

va

diurna

noturna

Sensibilidade espectralSensibilidade espectral

A curva de sensibilidade espectral descreve a capacidade do observador em perceber diferenças de cor em uma luz monocromática

Espectro da luz visívelEspectro da luz visível

(nm) Cor Percebida

400-430 Violeta

430-500 Azul

500-570 Verde

570-590 Amarelo

590-610 Laranja

610-700 Vermelho

Espectro das coresEspectro das cores

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

400 450 500 550 600 650 700

Comprimento de onda (nm)

Ref

lect

ânci

a

Roxo

Azul

Amarelo

bege

Vermelho

Verde


400 700

Amarelo400 700

Branco

400 700

Preto

400 700

Vermelho


400 700

Azul

400 700

Verde

400 700

Cor Cinza

400 700

Castanho

PARÂMETROS COLORIMÉTRICOSPARÂMETROS COLORIMÉTRICOS

Tonalidade

Saturação

Intensidade

Intensidade luminosaIntensidade luminosa

• É o atributo que descreve a luminosidade da cor, ou seja, mais clara ou mais escura. A claridade da cor está associada à sensação produzida por uma superfície dessa cor quando iluminada por luz branca de intensidade constante.

• Cor clara Sensação intensa Luminosidade alta• Cor escura Sensação fraca Luminosidade baixa

• A claridade depende, pois, da reflectância (porcentagem da luz refletida) da cor.

• Grandezas que representam a intensidade luminosa: alvura, brancura, L*, fator de luminância (Y).

TonalidadeTonalidade

• É o atributo pelo qual se identifica a cor percebida em cada faixa de comprimento de onda do espectro visível, isto é, é o atributo que define se a cor em estudo é o violeta, azul, verde, amarelo, laranja, vermelho.

O Espectro Visível (escala em nanômetros)

400 500

Violeta Azul Verde Amarelo Laranja Vermelho

600 700

SaturaçãoSaturação

É o atributo que mede a intensidade, saturação ou pureza da cor. Quanto mais “viva” for a cor, maior a sua saturação. Quanto mais clara (tender ao branco, como rosa, verde claro, azul claro, amarelo claro, etc), menor é a saturação.

Fisiologia da corFisiologia da cor

O olho humano

Funcionamento da Retina

O olho humanoO olho humano

Sistema ótico: A luz, atravessando a córnea, penetra no nosso olho, passa pela íris e pelo cristalino e forma uma imagem do objeto observado sobre a retina.

• Retina: É uma membrana sensível à luz, situada no fundo do olho, funcionando como um anteparo (onde a imagem se forma). Possui células fotossensíveis que convertem a energia luminosa em sinais elétricos, que são levados ao cérebro pelo nervo ótico (a retina tem a mesma função do filme nas máquinas fotográficas).

O olho humanoO olho humano

Funcionamento da retinaFuncionamento da retina

• Bastonetes: São responsáveis pela visão noturna, isto é, pela percepção claro/escuro na carência de luminosidade. Não conseguem detectar cores, só percebem em preto e branco. O pigmento responsável por este efeito é a rodopsina. Os bastonetes praticamente não funcionam com níveis de luminosidade alta.

A retina é formada por inúmeras células ópticas (fotossensíveis) que são denominadas

de cones e bastonetes:

Funcionamento da retinaFuncionamento da retina

• Cones: São responsáveis pela visão diurna, isto é, pela percepção das cores. Não funcionam para níveis de luminosidade baixa, onde só atuam os bastonetes. Existem 3 tipos de cones diferentes, sendo que cada um tem a capacidade de sintetizar um tipo de pigmento diferente:

a) Os que sintetizam a clorolase, responsável pela percepção do verde.

b) Os que sintetizam a critolase, responsável pela percepção do vermelho.

c) Os que sintetizam a cianolase, responsável pela percepção do azul.

Limites da visãoLimites da visão

Limite dosbastonetes

Limite doscones

Saturação dosbastonetes

Máximaacuidade

Riscode dano

DaltonismoDaltonismo

Os indivíduos daltônicos se caracterizam por não possuirem um dos pigmentos sensíveis à luz

Critolase

Clorolase

Cianolase

Rodopsina


Os daltônicos do tipo “deuteranope” não sintetizam a clorolase

Critolase

Clorolase

Cianolase

Rodopsina


Os daltônicos do tipo “protanope” não sintetizam a critolase

Critolase

Clorolase

Cianolase

Rodopsina


Os daltônicos do tipo “tritanope” não sintetizam a cianolase

Critolase

Clorolase

Cianolase

Rodopsina

Cegueira noturnaCegueira noturna

Os indivíduos que apresentam a chamada “cegueira noturna” não sintetizam a rodopsina

Critolase

Clorolase

Cianolase

Rodopsina


Tricromata:8 15

26 nada

Protanope:3 176 45

Deuteranope:3 172 45

Ponto CegoPonto Cego

O ponto da retina onde o nervo ótico se conecta ao olho é o chamado “ponto cego” porque não contém cones nem bastonetes

1 2 3 4 5 6 7 8

Feche o olho direito e olhe para os números

Subjetividade da visãoSubjetividade da visão

Ilusões de ótica

Subjetividade da visãoSubjetividade da visão

•Forma•Contexto (ambiente)•Tamanho•Textura

A percepção de cor é influenciada por parâmetros como:

Ilusões de óticaIlusões de ótica

A ilusão do brilho

Etapa

Bri

lho


A ilusão do brilhoB

rilh

o

Centros receptivosCentros receptivos

-- -

-+

O grupo de neurônios que é excitado por um centro de percepção é também inibido pelos centros de percepção vizinhos

+- -


O grid de Hermann

+-

- --

+-

- --

-- -

-+

-- -

-+

-- -

-+

-- -

-+

-- -

-+


A influência da cor e do brilho na percepcão de profundidade

Z Z Z Z

Z Z Z ZObjetos mais brilhantes tendem a parecer mais próximos

Documents

FUNDAMENTOS DE COLORIMETRIA