FUNDAMENTOS DE COLORIMETRIA Carlos Otávio Petter Roberto Gliese Laboratório de Processamento Mineral Centro de Tecnologia Universidade Federal do Rio Grande do Sul Av. Bento Gonçalves, 9500 - CEP 91501-970 Porto Alegre/RS - Brasil
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)
Uso da cor no quotidianoUso da cor no quotidiano
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.
Uso da cor no quotidianoUso da cor no quotidiano
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.”
Grécia AntigaGrécia Antiga
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.
Grécia AntigaGrécia Antiga
Grécia AntigaGrécia Antiga
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.”
Idade ModernaIdade Moderna
Idade ModernaIdade Moderna
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
Experiência de NewtonExperiência de Newton
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.
Experiência de NewtonExperiência de Newton
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
Espectro das coresEspectro das cores
400 700
Amarelo400 700
Branco
400 700
Preto
400 700
Vermelho
Espectro das coresEspectro das cores
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
DaltonismoDaltonismo
Os daltônicos do tipo “deuteranope” não sintetizam a clorolase
Critolase
Clorolase
Cianolase
Rodopsina
DaltonismoDaltonismo
Os daltônicos do tipo “protanope” não sintetizam a critolase
Critolase
Clorolase
Cianolase
Rodopsina
DaltonismoDaltonismo
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
DaltonismoDaltonismo
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
Ilusões de óticaIlusões de ótica
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
+- -
Ilusões de óticaIlusões de ótica
O grid de Hermann
+-
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-+
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-+
Ilusões de óticaIlusões de ótica
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