Medir e representar cores - teoria PDF

Medir e representar cores - teoria João Linhares [email protected] Sérgio Nascimento Departamento de Física Universidade do Minho 1 bibliografia 2 O que é a colorime...

Medir e representar cores - teoria João Linhares [email protected] Sérgio Nascimento Departamento de Física Universidade do Minho 1 bibliografia 2 O que é a colorimetria? Radiometria – mede energia da radiação Fotometria – mede o impacto visual da radiação Colorimetria – mede a cor da radiação 3 Grandezas radiométricas Fluxo radiante: dE e = watt (W) dt Intensidade radiante (fonte pontual): de Ie = W sr -1 d Irradiancia (receptor): de W m- 2 Ee = dS r Excitancia (fonte extensa): de Me = W m- 2 dS f 4 Grandezas radiométricas  dIe Re = W sr-1m-2 Radiância dS cos Lei de Lambert: para um difusor perfeito a radiância não depende do ângulo 5 Superfícies lambertianas e não lambertianas Sulfato de bário tem uma superfície lambertiana quase perfeita 6 A radiometria não mede o impacto visual da radiação Os diferentes quadrados têm a mesma radiância mas impacto visual diferente pois têm luminosidade diferente 7 Para medir o impacto visual temos de conhecer a sensibilidade visual (fotópica ou escotópica) Experiência de equalização de brilho teste referência 8 Sensibilidade visual Sensibilidade () =   nergia () Energia Comprimento de  nm  nm onda () 9 Sensibilidade fotópica, escotópica e deslocamento de Purkinje A sensibilidade fotópica depende dos cones sensíveis no verde e no vermelho A sensibilidade escotópica só depende dos bastonetes 10 As grandezas fotométricas obtêm-se das radiométricas multiplicando pela sensibilidade visual Fluxo radiante: Fluxo luminoso: e = dE watt (W)  v = k   e,  ()V () lumen (lm) dt  k = 683 lm / W Intensidade radiante (fonte pontual): Intensidade luminosa (fonte pontual): de d Ie = W sr -1 Ie = v lm sr-1 = cd (candela) d d Irradiancia (receptor): Iluminancia (receptor): de W m- 2 Ee = d v dS r Ev = lm m-2 = lux dSr Excitancia (fonte extensa): Excitancia luminosa (fonte extensa): de d Me = W m- 2 dS f M v = v lm m-2 dS f 11 As grandezas fotométricas obtêm-se das radiométricas multiplicando pela sensibilidade visual radiância luminância dIe dI v Re = W sr-1m-2 Lv = cd m - 2 dS cos d S cos  12 Atenção: usam-se muito as unidades não SI 13 O que é a colorimetria? Especificar a medida de uma cor é indicar um conjunto de números que são comuns a essa cor independentemente de onde é produzida 14 Se dois espectros diferentes produzem a mesma cor quer dizer que estimulam os cones da mesma forma 15 O que não é a colorimetria A colorimetria não representa a necessariamente a nossa perceção das cores 16 Adapted from Shevell and Kingdom, Annu. Rev. Psychol. 2008.59:143-166 17 Sistema CIE 1931 18 Propriedades do sistema XYZ As área sob as curvas são idênticas Todos os valores são positivos Os primários correspondentes são imaginários A função y() = V() 19  Como determinar os triestímulos para um espectro arbitrário? 700nm A(λ) X =k  A()x()dλ x= X X +Y + Z 400nm 700nm Y =k  A() y()d Y 400nm y= 700nm X +Y + Z  Z =k  A()z ()d 400nm 20 Diagrama cromático CIE (x, y) 1931 21  Teorema do centro de gravidade da mistura das cores C3 está na linha que une C1 e C2 C1 (x1, y1, L1) C3 C1C3/C2C3 = (L2/y2)/(L1/y1) C2 (x2, y2, L2) C1 C2 C1+C2= C3 (x3, y3, L3) 22 Additive mixtures and subtractive mixtures 23 Impressão moderna é mista 24 Pontilhismo Georges Seurat. Uma Tarde de Domingo na Ilha de Grande Jatte (1886) | Art Institute of Chicago 25 O diagrama CIE (x, y) não é uniforme… Dois pares de cores com a mesma diferença percetual são representados por distâncias diferentes dependendo das cores em causa 26 CIE 1976 UCS (uniform chromaticity scale diagam) 4x u' = − 2x + 12 y + 3 9y v' = − 2x + 12 y + 3 27 CIE 1976 UCS (uniform chromaticity scale diagam) 28 O espaço 3D CIE 1976 L*a*b* ou CIELAB 29 Algumas propriedades do CIELAB – luminosidade L* Considera a Lei de Stevens L*=100 Y 1/ 3 L* = 116( ) −16 Yn Y  0.008856 L*=50 Yn Y L* = 903.3( ) Considera apenas os Yn valores relativos a um Y branco de referência L*=0  0.008856 Yn 30 Algumas propriedades do CIELAB – a* e b* a* e b* têm significado fisiológico: a* vermelho-verde b* amarelo -azul a * = 500[( X / X )1/ 3 − (Y / Y )1/ 3 ] n n b * = 200[(Y / Y ) 1/ 3 − (Z / Z )1/ 3 ] n n 31 Notas importantes Estes espaços são bastante uniformes para cores da mesma forma e tamanho, observadas em ambientes de cinzento médio para um observador adaptado para para a luz média da cena São aplicados se as amostras não forem maiores do que 4 graus Para amostras de tamanho superior devem usar-se as funções X10 Y10 Z10 32 Diferenças de cor em CIELAB E *ab = [(L*) 2 + (a*)2 + (b*) 2 ]1/ 2 L* b* Tolerância cerca de aproximadamente 1.0 na industria a* textil mas atenção na tonalidade é mais exigente! 33 Mas atenção! Há muitos outros espaços de cor pois o CIELAB não é perfeito CIE94 S-CIELAB CIEDE2000 BFD(l:c) M&S83A CIECAM02 CIECAM16-UCS Jzazbz … 34 Exemplo 1: testes de qualidade textil 35 Exemplo 2: estimativa do número de cores numa foto 103 705 cores diferentes 36 Exemplo 3: estimativa do número total de cores que podemos perceber Adapted from Foster, Nascimento, Amano (2004), Visual Neuroscience, 21, 331-336. Cerca de 2 milhões! Adapted from Linhares, Pinto, Nascimento (2008), JOSA A, 25, 2918-2924. 37 Sistemas ordenados de cor São conjuntos de amostras coloridas que podem ser produzidas em vários materiais ou revestimentos (texteis, tintas, plásticos, …) As amostras são ordenadas de acordo com critérios perceptuais que variam de sistema para sistema O número de amostras pode ser pequeno ou grande São úteis para avaliação visual das cores 38 Sistema de Munsell 39 Sistema NCS – Natural Color System 40 Outros sistema ordenados de cor Sistema DIN (Deusches Institut fur Normung) Sistema OSA Sistema Hunter Lab … 41 Uma curiosidade… 42