Cor Rodrigo de Toledo. Como ordenar cores? Dado um conjunto de esferas: Ordenar por tamanho! OK Ordenar por peso! OK Ordenar por cor ????

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1 Cor Rodrigo de Toledo

2 Como ordenar cores? Dado um conjunto de esferas: Ordenar por tamanho! OK Ordenar por peso! OK Ordenar por cor ????

3 COR Que tal usar o arco-íris ? Cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta Mas onde ficam: Rosa? Branco? Preto? Tons de Cinza ?

4 Cores Resposta à luz que incide nos olhos

5 Luzes Ondas eletromagnéticas Diferentes comprimentos de ondas determinam as cores

6 Espectro Visível Só vemos uma faixa de comprimento Cores puras

7 Enxergando as cores Cores que enxergamos: Não são puras Vários comprimentos de onda

8 COR Mapeando as cores visíveis Mapeando as cores visíveis Rosa: Branco: soma de todas as cores Conclusão: Não existe uma maneira única de ordenar as cores

9 Olho Humano Células sensoras, especializadas em 3 faixas: Vermelho, verde e azul RGB (red, green, blue).02 0.04.06.08.10.12.14.16.18.20 400440480520560600640680 fração de luz absorvida por cada cone B G R

10 Luz e Cor Luz como onda Eletro-magnética Percepção humana de luminosidade Espaço de Cor do olho humano (RGB) Espaço de Cor XYZ Espaço de Cor HSV Espaço de Cor YIQ

11 Luz Branca luz branca prisma vermelho alaranjado amarelo verde azul violeta luz branca (acromática) tem todos os comprimentos de onda luz branca (acromática) tem todos os comprimentos de onda Newton

12 Características das fontes luminosas 400500600700 m E matiz (hue) comprimento de onda dominante define a matiz (hue) 400500600700 m E brilho (brightness) intensidade define o brilho (brightness) 400500600700 m E saturação a concentração no comprimento de onda dominante define a saturação ou pureza cores pastéis são menos saturadas ou menos puras

13 Processos de formação de cores índices de refração distinto do material base por pigmentação A sucessão de reflexão e refração determinam a natureza da luz refletida tinta preta tinta branca tinta colorida (saturada) tons mais escuros (shade) tons mais claros (tints) Cinzas (greys) PALHETA DO PINTOR tons

14 Processos de formação de cores subtrativos Luz branca Filtro verde Luz verde filtros ou corantes aditivos EiEi EfEf t E f ( ) = t( ). E i ( ) transparência azul amarelo E a+b ( ) = E a ( )+E b ( ) EaEa EbEb a b a+b E a+b índices de refração próximo do material base O olho não vê componentes!

15 Fração da luz absorvida pelo olho 400500600700 0 50 100 sensibilidade relativa m luminosidade

16 Tons de cinza igualmente espaçados Branco Intensidade Posição Preto

17 Tons de cinza perceptualmente espaçados e bandas de Mach Branco Preto Intensidade Posição

18 O olho humano ressalta as altas freqüências (Banda de Mach) Exemplo: Histórias em quadrinhos onde apenas os contornos são desenhados Efeito da Banda de Mach

19 Contraste Simultâneo

20 Espaço de cor do olho humado Olho humano: Cones (RGB) e Bastonetes (cegos para cor).02 0.04.06.08.10.12.14.16.18.20 400440480520560600640680 fração de luz absorvida por cada cone comprimento de onda (m ) B G R

21 Percepção de cor 400440480520560600640680 Intensidade comprimento de onda (nm) B G R Luz Colorida Luz Branca componente vermelha r = c( ) R( ) d não é bem assim!

22 O problema de reprodução de cor em CG Mundo Real Espaço Virtual E 400700 E B G R mesma sensação de cor Metamerismo só distingue 400 mil cores (< 2 19 ) 19 bits deveriam ser suficientes mesma sensação de cor Metamerismo só distingue 400 mil cores (< 2 19 ) 19 bits deveriam ser suficientes

23 Representação perceptual da cor CIE RGB r( ) R g( ) G b( ) B Cor Monocromática C( ) Problema: Não consegue se representar todas as cores visíveis (falta saturação) R = 700 m G = 546 m B = 435.8 m C ) = r R + g G + b B

24 Artifício para subtrair uma componente C + r R = g G + b B C = r R + g G + b B, onde r = - r r( ) R g( ) G b( ) B C( )

25 - 0.2 0 0.2 0.4 400500600700 438 nm546 nm (m ) Valores dos tri-esimulos Combinação de três cores (RGB) para reproduzir as cores espectrais r ) g ) b ) C ) = r ) R + g G + b B Componentes das cores monocromáticas - CIE RGB -

26 Sistemas de cor dependentes de dispositivo - mRGB I ) Sistemas dos Monitores - mRGB R G B 1.0 Y M C W K vermelho azul preto verde amarelo ciano magenta branco normalmente temos 1 byte para cada componente mapeando [0, 255] em [0,1] normalmente temos 1 byte para cada componente mapeando [0, 255] em [0,1] processo aditivo Observação: Componente de luminância do vídeo: Y = 0.2999 R + 0.587 G + 0.114 B

27 Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMY II ) Sistemas das Impressoras -CMY ou CMYK processo predominantemente subtrativo luz branca (1,1,1) tinta ciano (0,1,1) luz ciano (0,1,1) componente vermelha é absorvida C Y M RG B K

28 Conversão RGB para CMY e vice- versa B R G 1.0 Y M C W K vermelho azul preto verde amarelo ciano magenta branco 1.0 Y M C W K preto amarelo ciano magenta branco verde vermelho azul (r,g,b)(c,m,y) (c,m,y) = (1-r, 1-g, 1-b)

29 Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMYK K := min (C, M, Y) C := C - K M := M - K Y := Y - K K := min (C, M, Y) C := C - K M := M - K Y := Y - K O sistema CMYK usa o preto (blacK) porque o pigmento (carbono) é mais barato; A superposição de ciano, magenta e amarelo para produzir preto gera um tom meio puxado para o marron. M Y K C base linearmente dependente

30 Escolhendo a Cor RGB / CMY @coreldraw

31 Padrão CIE XYZ Sistema onde todas as cores visíveis sejam representadas por coordenadas positivas. Padrão estabelecido no ínicio da década de 1930. As cores X, Y e Z não são cores visíveis no espaço. Y foi escolhida de forma a ser semelhante à curva de sensibilidade do olho (luminância).

32 2.36470 -0.51515 0.00520 -0.89665 0.14264 -0.01441 -0.46808 0.08874 1.00921 RGBRGB XYZXYZ = C = r R + g G + b B C = X X + Y Y + Z Z X = 2.36470 r -0.89665 g -0.46808 b Y =-0.51515 r +0.14264 g +0.08874 b Z = 0.00520 r -0.01441 g +1.00921 b Conversão da base CIE RGB para CIE XYZ (X,Y e Z positivos) Escolhendo-se XYZ tal que: tem-se onde

33 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Valor m 400500600700 Cores Básicas do CIE 1931 C ) = X X + Y Y + Z Z X X Y Z Nota: Y foi escolhida de forma a Y ser semelhante à curva de sensibilidade do olho (luminância) Componentes das cores monocromáticas - CIE XYZ -

34 X Y Z Plano X+Y+Z=1 Cores visíveis representadas no sistema CIE XYZ

35 Valores típicos de iluminação de uma superfície Modo Valores (lux) Luz do dia(máximo)100 000 Luz de dia sombrio 10 000 Interior próximo a janela 1 000 Minimo p/ trabalho 100 Lua cheia 0,2 Luz das estrelas 0,000 3 … e o olho se acomoda! … e o olho se acomoda! Um parenteses sobre luminosidade ou brilho x = X/(X+Y+Z) y = Y/(X+Y+Z) z = Z/(X+Y+Z) x = X/(X+Y+Z) y = Y/(X+Y+Z) z = Z/(X+Y+Z) Retirar o fator luminosidade ou brilho projetando no plano X+Y+Z=1 note que x+y+z =1 Retirando a luminosidade ou brilho da definição da cor em CIE XYZ X = ( x / y ) Y Y = Y Z = (1-x-y ) Y / y X = ( x / y ) Y Y = Y Z = (1-x-y ) Y / y

36 Cores visíveis representadas no sistema CIE xyY

37 520 480 490 500 510 540 560 Purpura 580 600 700 400 Azul Cian Verde Amarelo Vermelho x y 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 Branco 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.5 0.7 0.8 0.9 1.0 Cores visíveis representadas no sistema CIE xyY

38 y x 0.20.40.6 0.81.0 Branco 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 C2C2 C1C1 cores saturadas a b saturação de C 1 = a a + b y x 0.20.40.60.81.0 Branco 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 C C C é complementar a C C + C = Branco Saturação e cor complementar no diagrama de cromaticidade xy

39 x y 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.5 0.7 0.8 0.9 1.0 gamute de um monitor gamute de uma impressora C1C1 C2C2 W C 2 cor não realizável C 1 cor não realizável na impressora Gamute de cromaticidade de dispositivos

40 R G B Sistemas de cor mais indicados para interface com usuário - HSV K R YG C BM Value Hue Saturation

41 Conversão de HSV para RGB R G B V decompor (r,g,b) na base de V e do espaço ortogonal a ele.

42 Escolhendo a Cor HSV

43 Escolhendo a Cor HSV

44 Escolhendo a Cor HSV

45 Escolhendo a Cor YIQ