Cor e Luz

O que é a cor? E a luz?
A cor é a forma como o cérebro interpreta a reemissão da luz, captada pelo olho, proveniente de um objecto.
A luz é emitida sob a forma de ondas electromagnéticas por uma fonte luminosa, por exemplo o sol, e ao incidir num objecto é reflectida pelo mesmo e captada pelo olho. Existem vários tipos de ondas electromagnéticas, que variam consoante o comprimento de onda (varia de 0.001nm a 1000000000000nm) e ao seu conjunto chama-se o espectro da radiação electromagnética. Porém só uma pequena deste espectro é visível pelo olho humano, a radiação visível, cujo comprimento de onda varia entre 400nm a 700nm.

Do que depende a cor de um objecto?
A cor de um objecto está dependente das características da fonte de luz que o ilumina, da reflexão da luz produzida pela superfície do objecto e, por último, dos sensores presentes no olho humano que captam a luz ou das características da objectiva da câmara fotográfica, por exemplo. A interpretação das cores é feita pelo cérebro humano, depois da mensagem sensorial ser enviada pelo olho. Desta forma, os olhos são os sensores de toda a visão e indispensáveis para a mesma.

Visão Escotópica e Fotópica; Luminância e Crominância

A visão fotópica é o termo científico que se dá à visualização do olho humano em ambientes com intensas luminosidades. Neste ambiente os sensores que interpretam a luz visível são chamados cones, e existem por volta de cinco milhões em cada olho. Existem três tipos de cones: os que interpretam a cor vermelho (64% do número total), os que interpretam o verde (32%) e os que interpretam a cor azul (2%).

A escotópica é a visão produzida pelo olho em ambientes com baixa intensidade luminosa. O olho humano atinge a maior sensibilidade de visão escotópica possível após permanecer cerca de 45 minutos na penumbra. No olho humano os cones não funcionam em condições de fraca luminosidade, o que leva a que a visão escotópica seja produzida por sensores chamados bastonetes, sensíveis a alterações de luminosidade mas não aos comprimentos de onda da luz visível, o que impossibilita a percepção da cor.

O que é a crominância e a luminância?
A crominância e a luminância são elementos relacionados com as diferentes formas de representar as cores e que ajustam um sina de vídeo. Enquanto que a crominância se refere ao valor das cores, a luminância descreve a quantidade de luz que passa é emitida por determinada área e que incide num local.


O que é um modelo de cor?
Os modelos de cor são sistemas utilizados para organizar e definir cores consoante um conjunto de propriedades básicas reproduzíveis. Por outro lado, quando se utiliza um sistema de coordenadas para determinar os componentes do modelador de cor está-se a criar o seu espaço. Aqui cada ponto representa uma cor diferente.

Existem dois modelos principais: o modelo aditivo e o modelo subtractivo. O primeiro é usado para descrever as cores emitidas ou projectada, enquanto que o segundo é usado para as cores impressas. Por exemplo, uma luz que é emitida e projectada num ecrã ou uma mistura de cores emitida por uma fonte de luz é considerado um modelo aditivo. Por sua vez, uma luz que é reflectida ou uma mistura de cores de pinturas de impressão é considerado um modelo subtractivo.

Modelo Aditivo e Subtractivo

No modelo aditivo a ausência de cor ou luz corresponde à cor preta, enquanto que a mistura das cores vermelha, azul, e verde e dos comprimentos de onda indicam a presença da cor branca ou da luz. Este modelo explica a mistura dos comprimentos de onda de qualquer luz emitida.

Num modelo subtractivo a mistura de cores cria uma cor mais escura, uma vez que são absorvidos mais comprimentos de onda, subtraindo-os à luz. Ao contrário do que acontece no modelo aditivo a ausência de cor corresponde ao branco, o que significa que todos os comprimentos de onda são reflectidos.
É o modelo que explica a mistura de pinturas e tintas para criarem cores que absorvem alguns comprimentos de onda da luz e reflectem outros. Assim, a cor de um objecto corresponde à luz reflectida por ele, cor essa que é recebida pelos olhos.

Modelo RGB

O modelo RGB é um modelo aditivo que descreve cores como uma combinação das três cores primárias, as que se encontram na natureza, que são o vermelho, o verde e o azul.

No sistema digita as cores são representadas por conjuntos de números. Por este modelo ser aditivo a cor branca corresponde à representação simultânea das três cores primárias, desta forma o conjunto de valores numéricos desta cor seria (1,1,1). Em oposição a cor preta corresponde à ausência de cores, sendo por isso representada numericamente por (0,0,0), podemos ainda escrever outras: verde (0,255,0) , amarelo (255,255,0)...

Uma Imagem Digital é constituída por pixeis (no singular pixel) que são as unidades elementares de brilho e cor que constituem uma imagem digital. A resolução da imagem, isto é a sua qualidade ou nível de detalhe, é tanto maior quanto maior for o número de pixeis que constituem a imagem constituída. Porém, quanto maior a resolução maior será o tamanho do ficheiro, o que pode causar dificuldades ao nível do armazenamento.

A Profundidade da Cor indica o número de bits usados para representar a cor de um pixel numa imagem. Este valor é também conhecido por profundidade do pixel e é definido por bits por pixel.

Uma Paleta de Cores é a designação para qualquer subconjunto de cores do total suportado pelo sistema gráfico do computador. Cada cor dentro da paleta é identificada por um número. A utilização de paletas permite diminuir o tamanho dos ficheiros de imagens, porque apenas são armazenados em memória as cores utilizadas.

Modelo HSV

O modelo HSV é definido pelas grandezas tonalidade, saturação e valor (que representa a luminosidade ou o brilho de uma cor).

A Tonalidade é a cor pura com saturação e luminosidade máximas, permitindo fazer a distinção das várias cores puras e exprime-se num valor angular entre 0 e 360 graus.

A Saturação indica a maior ou menor intensidade da tonalidade. Uma cor saturada ou pura não contém a cor preta nem a branca. A saturação é utilizada para descrever a vivacidade ou a pureza da cor. Exprime-se num valor percentual entre 0 e 100%. O valor 0% indica a inexistência de cor ou a aproximação aos cinzentos e o valor 100% indica uma cor saturada ou pura.
O Valor traduz a luminosidade ou o brilho de uma cor, isto é, se uma cor é mais clara ou mais escura, indicando a quantidade de luz que contém. O termo luminosidade está relacionado com a luz reflectida, enquanto que o termo brilho está relacionado com a luz emitida.

Pode-se assim concluir que a tonalidade e a saturação são elementos de crominância pois fornecem a informação relativa à cor, por outro lado, a percepção da luminosidade e do brilho são elementos de luminância.

Este modelo pode ser aplicado na percepção humana da cor como por exemplo nos artistas plásticos. Estes com a finalidade de obterem as várias cores das suas pinturas combinam a tonalidade com elementos de brilho e saturação. Desta forma, o modelo HSV é mais intuitivo de utilizar do que o modelo RGB. Do ponto de vista de um artista plástico, é mais fácil manusear as cores em função de tons e sombras do que apenas como combinações de vermelho, verde e azul.

Modelo CMYK

O Modelo CMYK é constituído a partir do modelo CMY em que foi acrescentado a cor preta. É um modelo subtractivo, que descreve as cores como uma combinação das três cores primárias ciano, magenta e amarelo. A cor preta foi adicionada ao modelo por ser mais fácil a sua obtenção quando impressa em papel do que recorrendo á mistura de cores.

É baseado na forma como a natureza cria as suas cores quando reflecte parte do espectro de luz e absorve outros e é considerado um modelo subtractivo, uma vez que as cores são criadas para redução de outras à luz que incide na superfície de um objecto.
As cores primárias do modelo CMYK são as cores secundárias do RBG e as cores primárias de RDB são as cores secundárias de CMY.

O modelo CMYK é utilizado na impressão em papel, usando as cores do modelo CMY e a tinta preta para realçar melhor os tons de preto. Pode ser utilizado em impressoras, fotocopiadoras e fotografia, onde os pigmentos de cor das superfícies absorvem certas cores e reflectem outras.

Modelo YUV

O Modelo YUV tem em vista uma propriedade da visão humana mais sensível às mudanças de intensidade da luz do que à própria cor.

Foi um modelo criado a par do desenvolvimento da transmissão de sinais de cor de televisão pois, baseado na luminância, permite transmitir componentes de cor em menos tempo do que seria necessário se fosse utilizado o modelo RGB. Ao mesmo tempo o modelo YUV permite transmitir imagens a preto e branco como de cor de forma independente.

O modelo YUV guarda a informação de luminância separada da informação de crominância ou cor. Com ele é possível representar uma imagem a preto e branco utilizando apenas a luminância e reduzindo bastante a informação que seria necessário no outro modelo.

O Modelo YUV é adequado às televisões a cores, porque permite enviar a informação da cor separada da informação de luminância. Permite uma boa compressão dos dados, porque alguma informação de crominância pode ser retirada sem implicar grandes perdas na qualidade da imagem.


Bibliografia

VENTURA, G.; FIOLHAIS, M.; FIOLHAIS, C.;PAIVA, J.; FERREIRA,A.; Física e Química A , Texto editores , 1ºedição; Lisboa, 2007

Obrigado pela atenção!