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Oficina de Informática e telemática Cor e Visão Humana Prof. Dr. Rogério R. de Vargas

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Apresentação em tema: "Oficina de Informática e telemática Cor e Visão Humana Prof. Dr. Rogério R. de Vargas"— Transcrição da apresentação:

1 Oficina de Informática e telemática Cor e Visão Humana Prof. Dr. Rogério R. de Vargas

2 Introdução Presente em tudo que observamos –O mundo é colorido Cor confere realismo as cenas observadas: quanto maior a fidelidade da reprodução da cor maior será o realismo e naturalidade Cor permite-nos visualizar o não visível: adicionando informações a cena –Mapas de temperatura –Alturas

3 Introdução Informação visual tem grande importância na comunicação humana – Visão: mais avançado dos sentidosVisão: mais avançado dos sentidos Seres humanos são limitados à banda visual do espectro eletromagnético (EM): aparelhos de processamento não! – Processadores trabalham com imagens geradas por fontes que os humanos não estão acostumados a associar com imagens

4 Era do conhecimento suportado pelas tecnologias de multimeios Revolucionou a indústria fotográfica, de jogos e cinematográfica Podem ser adquirida (fotos, filmes, cenários,...) ou gerada (pinturas, desenhos, esculturas) Representação de imagem em região contínua e discreta, limitada por conjunto finito de valores inteiros que representam cada um dos seus pontos

5 Podem ser: Bidimensionais Tridimensionais

6 Imagens Digitais Podem ser (cont.): Binárias, monocromáticas ou multibandas (coloridas)

7 Até década de 1980 seu emprego consistia em imagens oriundas da pesquisa espacial Atualmente difundidas em muitas aplicações

8 Representando Imagens Divide a imagem em pequenos quadrantes, referenciados por linhas e colunas.

9 Representando Imagens Pixel – picture element: pequeno elemento da imagem

10 Mais pixels na imagem, melhor seu aspecto, mas aumenta o tamanho do arquivo Se uma imagem possui pixels H x pixels V, significa que possui um milhão de pixels, ou 1M como é mais comum nas propagandas de máquinas digitais 1.3MP: 1280 pixels de largura por 1024 = pixels Resolução (imagens): quantos pixels a compõem Imagem digital: matriz de números F(x,y), onde x e y são coordenadas no plano e a amplitude f é a intensidade ou nível de cinza da imagem naquele ponto Representando Imagens

11 Imagem 8 x 8

12 32 x 32

13 128 x 128

14 512 x 512

15 Tamanho da imagem impressa em qualidade fotográfica (300 DPI (Dot Per Inch)Pontos Por Polegada ou PPP - Pixel Por Polegada)

16 Armazenando

17 Espectro Visível Cor depende de percepção: subjetividade – Isso impede uma definição precisa e uma correta reprodução Cor do ponto de vista físico: luz Natureza dual: comportamento ora de partícula, ora de onda Na CG: luz enquanto onda

18 Espectro Visível Luz: radiação eletromagnética que possui uma certa energia para cada onda – Comportamento ondulatório com frequência e comprimento de onda característicos – Ocupa uma grande gama de frequências (ou comprimentos de onda) – Função unidimensional – A imagem é formada pela quantidade de luz refletida ou emitada pelo objeto observado

19 Espectro Visível Mas estamos interessados em cor: sensação humana de diferentes espectros de luz –Envolve uma característica perceptual da espécie humana Principal fonte de energia para imagens atualmente – Outras importantes fontes: ultrassônica, acústica, e eletrônica (microscopia eletrônica)

20 Espectro Visível Ondas eletromagnéticas: ondas senoidais de varios comprimentos/frequencias, – Fluxo de partículas sem massa, cada uma se deslocando em um padrão ondulatório, na velocidade da luz – Cada partícula contém uma certa quantidade de energia, denominada fóton – Bandas espectrais agrupadas de acordo com a energia por foton:

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22 Espectro Visível Bandas têm efeitos e/ou o tipo de utilização diferentes – Variando de raios gama (mais alta energia) às ondas de rádio (mais baixa energia) – A faixa visível se estende aproximadamente de 390 nm a 790 nm Varia de pessoa para pessoa – Nenhuma radiação eletromagnética com comprimento de onda fora da faixa visível é percebida pelo olho humano

23 Espectro Visível Nenhuma cor termina abruptamente, cada faixa se mistura a gradativamente à próxima Uma fonte que emite radiação com um comprimento de onda único é chamada de monocromática Devemos compreender o processo de visão dos seres humanos: inicia-se na córnea – O olho humano percebe comprimentos de onda diferentes como cores diferentes

24 Espectro Visível Órgãos receptores (olhos): sensíveis à radiação eletromagnética –Interpretam como luz É sabido que cada espécie possui uma percepção de cor diferente – Gatos e insetos: banda mais larga que se estende à zona do ultra violeta e à zona dos infravermelhos – Répteis (cobras): zona dos infravermelhos e são praticamente insensíveis ao que chamamos luz

25 Elementos fotossensíveis presentes na retina: cones e bastonetes (± 150 milhões) – Convertem energia luminosa em impulsos elétricos que são transmitidos até o cérebro para serem interpretados – Ocorre, então, o ato de ver – Comparativamente, as câmeras digitais atuais possuem 16 milhões de sensores Sistema de Visão Humano

26 Visão: resposta ao estímulo luminoso que atravessa camadas transparentes da retina, chegando aos cones e bastonetes, gerando reações fotoquímicas Sistema de Visão Humano Interpreta cor, profundidade, textura, movimento, etc.

27 Espectro Visível Bastonetes: de 75 a 150 milhões por olho –Bem distribuídos pela superfície da retina –Baixa resolução de detalhes –Não detectam cor –Sensíveis a baixos níveis de iluminação –Objetos coloridos à luz do dia parecem acinzentados sob o luar

28 Espectro Visível Cones: 6 a 7 milhões por olho – Localizados na região central da retina – Boa resolução de detalhes – Sensíveis a cores – Funcionam sob boas condições de iluminação Olho humano não detecta a cor dos objetos em condições de iluminação muito fraca como à noite – Existem 3 tipos de cones de acordo com a sensibilidade a faixas do espectro Na zona do azul (ondas curtas) Na zona do verde (ondas médias) Na zona do vermelho (ondas largas)

29 Espectro Visível Diz-se que o olho apresenta cones azuis, verdes e vermelhos. Radiações luminosas de cores diversas podem ser obtidas por combinações destas três cores primárias: vermelho, verde e azul

30 Daltonismo Perturbação da percepção visual caracterizada pela incapacidade de diferenciar todas ou algumas cores Os cones dos daltônicos não existem em número suficiente ou apresentam alguma alteração, impedindo o indivíduo de diferenciar as cores nas diversas tonalidades

31 Ilusão de ótica Fenômeno da percepção humana, na qual o olho preenche lacunas de informações ou percebe propriedades geométricas de objetos de maneira equivocada Característica do nosso sistema visual que ainda não é totalmente compreendida pela ciência

32 Formação de Cor Considerando-se os fenômenos de emissão, absorção e reflexão da luz: aditivo e subtrativo – Usam cores primárias diferentes e possuem significados distintos para branco e preto Processo aditivo: fontes de luz distintas combinados para formar uma nova cor

33 Formação de Cor Processo subtrativo: filtro elimina/absorve alguns comprimentos de onda resultando numa nova cor – Seu efeito é subtrair, isto é, absorver alguma cor da luz branca insidente – Slides, fotografia e corantes – Impressa (CMY)

34 Formação de Cor A luz chega a nossos olhos por qual processo e por quê? – Processo aditivo: olho humano não consegue diferenciar componentes e sim cor resultante – Diferente do ouvido que consegue distinguir, por exemplo, dois instrumentos diferentes tocados simultaneamente

35 Cor na Computação Gráfica Cor: juízo pessoal e diferenças fisiológicas dos observadores Apresentação de imagens em dispositivos de saída gráfica necessita de informação sobre a cor dos objetos das cenas – Reprodução com número de erros ou falhas de precisão reduzido ou zerado Problema anterior ao computador: televisão colorida

36 Cor na Computação Gráfica Modelo de representação de cor intuitivamente baseado no sistema visual humano: deverá possuir três parâmetros Processo aditivo: combinação de radiações monocromáticas nas faixas verde, vermelho e azul Padronização: programas possam conversar entre si e com o usuário

37 Sistemas de Cores Primeiro padrão (1931): comitê CIE (Comission Internacionale de l'Éclairage) – Comissão Internacional de Iluminação – Cores primárias: vermelho, verde e azul – Proporções variadas – Fixa faixa de valores para os comprimentos de onda

38 Sistemas de Cores CIE – Sistema RGB – Cores secundárias: cores primárias combinadas duas a duas em igual intensidade – Magenta = Vermelho + Azul – Ciano = Azul + Verde – Amarelo = Verde + Vermelho

39 Sistemas de Cores CIE – Sistema RGB (cont.) – Valores variam entre 0 (min) e 1 (max) – Branco: intensidade máxima, – Preto: intensidade mínima – Quase universalmente empregue pelos equipamentos que manipulam luz Filmes fotográficos e cinematográficos

40 Sistemas de Cores CIE – Sistema RGB (cont.) – Não representa cor primária pura: não define o comprimento de onda de cada cor – Variações sensíveis de monitor para monitor – Espaço RGB: cubo de aresta unitária – Preto: vértice (0,0,0) – Branco: vértice (0,0,0)

41 Sistemas de Cores CIE – Sistema RGB (cont.) –Vermelho(1,0,0) + Ciano(0,1,1) = Branco (1,1,1) –Verde(0,1,0) + Magenta (1,0,1) = Branco (1,1,1) –Azul (0,0,1) + Amarelo(1,1,0) = Branco (1,1,1)

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43 Sistemas de Cores CIE – Sistema RGB (cont.) – Tradicionalmente implementado com valores inteiros entre 0 e 255 Velocidade – Discretização em 256 intensidade é mais do que suficiente ao olho humano

44 Sistemas de Cores Existem diversos padrões de cor Sistemas de Gerência de Cor (CMS - Color Management Systems): realizam a conversão entre os diversos sistemas procurando o mínimo de perdas – Pioneiro: MacOS – Windows: a partir do 95/98

45 Sistemas de Cores Impressoras coloridas: CMYK (ciano, magenta, Amarelo e preto). Transmissão de TV a cores: YIQ – Y = 0.299R G B – I = 0.596R – 0.275G –0.321B – Q = 0.212R – 0.523G B


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