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Aula 6 - Formação de Cor / Paleta de Cores

Aula ministrada a disciplina de FMI do IFMT - Campus Cuiabá.
by

Suliane Carneiro

on 25 February 2013

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Transcript of Aula 6 - Formação de Cor / Paleta de Cores

Formação de Cores Profª Suliane Carneiro
IFMT - Campus Cuiabá Processos de Formação de Cor
Amostragem e Reconstrução de Cor
Cor no Paradigma dos 4 Universos
Padronização para Cor
Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor
Sistemas de Cor
Sistemas de Gerência de Cor
Quantização com Menos de 24 bits Cor As cores que nós percebemos são geradas a partir de diversos processos psicoquímicos.
Em geral podemos classificá-los em três grandes grupos: aditivos, subtrativos e por pigmentação. Processos de Formação de Cor No processo aditivo (o mais simples), vários raios de luz são combinados para formar um novo raio.
No processo subtrativo um raio de luz passa por um filtro que elimina alguns comprimentos de onda resultando numa nova cor.
No processo por pigmentação a luz passa por diversos eventos, sendo refletida, transmitida e absorvida, o resultado dessa interação é a nova cor. Processos de Formação de Cor Todos os três processos são comuns na natureza.
O processo aditivo é usado nos monitores de computadores e televisões.
O processo subtrativo aparece quando usamos um projetor para vermos slides em uma tela.
E o processo de pigmentação nos permite ver cores em pinturas e trabalhos impressos. Em alguns processos industriais como impressão offset, mais de um processo pode ser utilizado. Processos de Formação de Cor Simplificando o que acontece em uma impressora podemos ver a subtração ocorrendo no papel branco, onde toda a luz é refletida, mas onde existe cor apenas a mesma será refletida e todo o resto será absorvido, ou “subtraído” da luz branca incidindo sobre o papel. Processos de Formação de Cor De qualquer forma temos um sistema receptivo de cor baseado em cones sensíveis vermelhos, verdes e azuis. Processos de Formação de Cor Na escola primária aprendemos que as cores “básicas” são “vermelho”, amarelo e “azul”. Processos de Formação de Cor Na realidade isso está relacionado com a mistura de tintas que poderia ser aproximada por um processo subtrativo e esse vermelho na realidade era magenta, e o azul era ciano, cores complementares do vermelho verde e azul. Processos de Formação de Cor Nós iremos concentrar nossos estudos sobre o processo aditivo, pois a luz que chega ao nosso olho se combina aditivamente e todos os estudos de colorimetria também usam esse processo. Processos de Formação de Cor O modelo de sensores de cor do olho humano, vemos que podemos representar cor usando um número pequeno e finito de sensores, que são responsáveis por captar uma parte do espectro cada um deles. Amostragem e Reconstrução de Cor Isso é possível pelo fato de que o olho humano percebe um determinado conjunto de cores de espectro distinto como sendo a mesma cor.
Esse fenômeno é chamado de metamerismo. Graças a ele podemos assistir uma transmissão por TV colorida de um evento, tendo a sensação visual de estarmos vendo a cena real. Amostragem e Reconstrução de Cor Para podermos representar cor no computador precisamos saber como amostrar e reconstruir cor.
No universo físico a amostragem de cor está associada aos receptores e a reconstrução está associada aos emissores. Amostragem e Reconstrução de Cor Uma vez que sabemos amostrar e reconstruir cor, podemos finalmente situar cor no paradigma dos 4 universos.
Cor é uma onda eletromagnética que matematicamente pode ser representada por uma função unidimensional, mas que usamos um número finito, pequeno e discreto de sensores como no olho humano. Cor no paradigma dos 4 universos Cada conjunto de sensores é chamado de modelo de representação, e cada sensor no modelo é chamado de componente. Cor no paradigma dos 4 universos Cor no paradigma dos 4 universos Quando codificamos cor é muito comum usarmos 1 byte para cada componente. Um byte permite 2^8 = 256 possibilidades, assumindo valores de 0 a 255. Por isso esses números aparecem tanto em programas de processamento de imagens e não sabíamos de onde vinham. Cor no paradigma dos 4 universos Mas, repare que essa é apenas uma possível representação, por ser a mais comum induz a algumas pessoas pensarem que é a única, e pior, algumas pessoas pensam que cor no computador se resume aos tais valores de 0 a 255. Cor no paradigma dos 4 universos Se assumirmos que são 3 componentes isso totalizaria 224 bits, ou 16 milhões de possibilidades.
Alguns experimentos mostram que somos capazes de reconhecer aproximadamente 400 mil cores diferentes, o que na prática resulta em um número menor que 219 bits, ou seja 224 está mais do que suficiente levando em conta os diversos metamerismos. Cor no paradigma dos 4 universos O modelo de representação de cor que nós vimos é completamente genérico e para que os programas de processamento de imagens possam conversar entre si e interagir melhor com o usuário é preciso estabelecer padrões. Cor no paradigma dos 4 universos CIE-RGB
O primeiro padrão baseado nesses conceitos foi estabelecido em 1931 pelo comitê CIE (Comission Internacionale de l'Éclairage).
Foi chamado de CIE-RGB pois define as primárias Pr(l), Pg(l) e Pb(l) do emissor como sendo 3 cores espectrais.
O padrão também define o branco como W(l) =1 (chamado ponto branco D65), e com isso foi realizado um experimento de cor para definir o Observador Padrão, ou seja, obter as funções de reconstrução de cor para esse sistema. Padronização das Cores Padronização das Cores CIE-RGB
Para tanto, colocou-se 3 luzes monocromáticas baseadas nas primárias definidas, acopladas a um mecanismo que possa variar a intensidade de cada uma delas (brPr(l),bgPg(l) e bbPb(l)).
Colocou-se então uma luz branca de referência também já especificada.
Ajustando as três luzes de maneira que juntas produzam a luz branca de referência, guardou-se os valores (wr, wg, wb) para fazer a normalização dos ajustes de cada uma das luzes. Padronização das Cores Padronização das Cores CIE-XYZ
O fato de existirem valores negativos no padrão tem uma série de desvantagens, além disso várias outras desvantagens desse sistema fez com que o comitê criasse um outro sistema, baseado nos experimentos do CIE-RGB, mas com algumas características interessantes: todas as componentes das cores visíveis não devem ser negativas, duas primárias devem ter luminância zero (ou seja uma das componentes será a própria luminância), e um maior número de cores espectrais deve possuir pelo menos uma componente zero.
A solução foi buscar uma base de primárias fora do visível, ou seja o sistema também representa cores que não são visíveis, mas tudo bem pois basta não considerá-las. Padronização das Cores Fazendo uma transformação das funções de reconstrução de cor do sistema CIE- RGB para o CIE-XYZ temos o gráfico da figura a seguir. Nela vemos também um segundo experimento realizado em 1964 que variou um pouco apenas em relação ao primeiro experimento.

Também podemos perceber que a curva de luminância (Y) é muito intensa no verde, mostrando que percebemos mais variações de verde do que de outra cor. O “calombo” na curva da componente X vem das componentes negativas que haviam no padrão CIE-RGB. E por fim reparem que a curva do Z é muito estreita, ou seja podemos usar menos memória de computador para guardar esse componente. Padronização das Cores Padronização de cor Já que luminância só é referente a intensidade da cor, criou-se uma visualização das cores visíveis que envolve somente as componentes X e Z de alguma forma. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor Na realidade é como se pegássemos todas as cores e projetássemos em um plano de luminância constante Y.
(Observação: de fato o diagrama é mais fácil de ser entendido por estarmos usando o sistema CIE-XYZ, mas ele foi originalmente definido para o sistema CIE-RGB). Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor O resultado é a figura a seguir chamada de Diagrama de Cromaticidade. Nele podemos ver uma série de propriedades interessantes de cor. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor As cores na borda do diagrama são todas as cores espectrais, cujas componentes são exatamente as funções de reconstrução de cor. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor No centro temos o branco W a partir do qual temos algumas propriedades.
Dada uma cor C, a cor pura, ou o comprimento de onda dominante de C, ou melhor o matiz H de C é dado pela projeção de W, passando por C, na borda do diagrama.
A saturação é simplesmente a razão entre as distâncias de W à C e de W a H, ou melhor o quanto uma cor se aproxima da cor pura ou se afasta da ausência de cor (se aproxima do branco).
A cor C’ que somada a C resulta na cor branca é chamada de cor complementar de C. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor No diagrama os dois extremos do espectro visível são conectados por uma linha artificial (que não são cores espectrais) chamada de linha púrpura.
As cores nessa linha não existem na natureza, pois seriam uma interpolação entre os dois extremos do espectro visível. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor No começo dos anos 40 MacAdam realizou uma série de experiências e descobriu que as pequenas variações na cor que não são detectadas pelo olho humano formam elipses no diagrama de cromaticidade.
Isso ajudou mais tarde ao CIE a criar sistemas de cor perceptualmente uniformes. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor Podemos observar alguns fenômenos diretamente no espectro.
Já vimos que uma cor monocromática possui uma forma estreita. Se transladarmos esta forma de lugar estaremos modificando o comprimento de onda dominante ou o matiz. Se aumentarmos sua intensidade estamos aumentando seu brilho. E se alargarmos sua forma estaremos diminuindo sua saturação (se aproximando do branco, ex: tons pasteis). Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor No começo dos anos 40 MacAdam realizou uma série de experiências e descobriu que as pequenas variações na cor que não são detectadas pelo olho humano formam elipses no diagrama de cromaticidade.
Isso ajudou mais tarde ao CIE a criar sistemas de cor perceptualmente uniformes. Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor Tons Pastéis Tons Pastéis Tons Pastéis Diagrama de Cromaticidade e Propriedades de Cor Adaptação e correção gama Um outro aspecto interessante sobre o brilho é que embora este varie de acordo com as condições de iluminação, o olho possui uma capacidade enorme de se adaptar a essas variações.
É como se ele mudasse a escala de percepção para poder captar o máximo de detalhes com a luminosidade disponível. A tabela abaixo mostra valores típicos de iluminamento em LUX que variam enormemente e mesmo assim conseguimos “enxergar”. Adaptação e correção gama Adaptação e correção gama De um outro ponto de vista podemos dizer que o olho está se “adaptando ao branco”, ou seja a percepção de branco é dependente das condições de visualização.
O olho também possui uma resposta não linear à intensidade. Isso pode fazer com que a escala de tons percebida pelo olho seja não linear em determinados casos, ou seja a gama de tons percebida não corresponde a variações equivalentes de intensidade. Adaptação e Correção Gama Pesquisar outros sistemas de cores padronizados ou não padronizados.  Exercício
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