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FUNDAMENTOS DE COLORIMETRIA Carlos Otávio Petter Roberto Gliese Laboratório de Processamento Mineral Centro de Tecnologia Universidade Federal do Rio Grande.

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1 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, CEP Porto Alegre/RS - Brasil Fone: FAX:

2 SUMÁRIO 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

3 INTRODUÇÃO E NOÇÕES HISTÓRICAS Definição Uso no quotidiano Histórico Experiência de newton Espectro eletromagnético Luz Visível

4 A Cor Definição: Sensação recebida por meio de nossos olhos devido à observação de um objeto colorido. Envolve aspectos: Físicos Fisiológicos Psicológicos Fenômeno PSICOBIOFÍSICO

5 Uso da cor no quotidiano Papel psicológico: Cabines telefônicas em vermelho Lugares quentes em azul Vestiários coloridos (amarelo ou vermelho)

6 Uso 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.

7 Uso 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.

8 Pré-História Uso em funerais e em grutas (Altamira e Lascaux)

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

10 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 Antiga Explicações racionais para o fenômeno

11 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 Antiga

12 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 Antiga

13 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.

14 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 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.

15 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 Moderna

16 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.

17 Experiência 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.

18 Luz Branca Prisma Experiência 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.

19 Experiência 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

20 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

21 Características das Ondas Eletromagnéticas Comprimento de onda ( ) Amplitude (A) A Freqüência (f=c/ ) Período (T=1/f) Energia (E=hf)

22 Polarização da luz Luz polarizada é aquela onde o campo elétrico somente varia em um único plano E E X E Y 0 y x k E 0 y x k Luz não polarizada Luz polarizada

23 Ondas eletromagnéticas As ondas eletromagnéticas podem ser classificadas pelos seus comprimentos de onda ( ), segundo o esquema ao lado: Tipo (nm) TV/Radio IV distante Infravermelho3.000 Luz Visível Ultravioleta200 UV distante100 Raios X1 Raios Gama0,01 Raios Cósmicos0,001

24 Espectro da luz visível O Espectro Visível (escala em nanômetros) VioletaAzulVerdeAmareloLaranjaVermelho

25 Sensibilidade à luz visível

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

27 Espectro da luz visível (nm) Cor Percebida Violeta Azul Verde Amarelo Laranja Vermelho

28 Espectro das cores

29 Amarelo Branco Preto Vermelho

30 Espectro das cores Azul Verde Cor Cinza Castanho

31 PARÂMETROS COLORIMÉTRICOS Tonalidade Saturação Intensidade

32 Intensidade 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).

33 Tonalidade 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) VioletaAzulVerdeAmareloLaranjaVermelho

34 Saturação 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.

35 Fisiologia da cor O olho humano Funcionamento da Retina

36 O 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.

37 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 humano

38 Funcionamento 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:

39 Funcionamento 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.

40 Limites da visão

41 Daltonismo Os indivíduos daltônicos se caracterizam por não possuirem um dos pigmentos sensíveis à luz Critolase Clorolase Cianolase Rodopsina

42 Daltonismo Os daltônicos do tipo deuteranope não sintetizam a clorolase Critolase Clorolase Cianolase Rodopsina

43 Daltonismo Os daltônicos do tipo protanope não sintetizam a critolase Critolase Clorolase Cianolase Rodopsina

44 Daltonismo Os daltônicos do tipo tritanope não sintetizam a cianolase Critolase Clorolase Cianolase Rodopsina

45 Cegueira noturna Os indivíduos que apresentam a chamada cegueira noturna não sintetizam a rodopsina Critolase Clorolase Cianolase Rodopsina

46 Daltonismo Tricromata: nada Protanope: Deuteranope:

47 Ponto Cego O ponto da retina onde o nervo ótico se conecta ao olho é o chamado ponto cego porque não contém cones nem bastonetes Feche o olho direito e olhe para os números

48 Subjetividade da visão Ilusões de ótica

49 Subjetividade da visão Forma Contexto (ambiente) Tamanho Textura A percepção de cor é influenciada por parâmetros como:

50 Ilusões de ótica A ilusão do brilho Etapa Brilho

51 Ilusões de ótica A ilusão do brilho Brilho

52 Centros receptivos - + O grupo de neurônios que é excitado por um centro de percepção é também inibido pelos centros de percepção vizinhos +--

53 Ilusões de ótica O grid de Hermann

54 Ilusões de ótica A influência da cor e do brilho na percepcão de profundidade ZZZZ ZZZZ Objetos mais brilhantes tendem a parecer mais próximos


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