Cor e Visão Humana Oficina de Informática e telemática

Apresentação em tema: "Cor e Visão Humana Oficina de Informática e telemática"— Transcrição da apresentação:

1 Cor e Visão Humana Oficina de Informática e telemática
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 Imagens Digitais 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 Imagens Digitais Podem ser: Bidimensionais Tridimensionais

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

7 Imagens Digitais 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 Representando Imagens
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

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 Sistema de Visão Humano
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

26 Sistema de Visão Humano
Visão: resposta ao estímulo luminoso que atravessa camadas transparentes da retina, chegando aos cones e bastonetes, gerando reações fotoquímicas 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, 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