Luz e Cor

1. 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

2. Luz Onda eletro-magnética

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

4. E 100 50 0 l (mm) 400 500 600 700 E comprimento de onda dominante define a matiz (hue) 100 50 0 l (mm) 400 500 600 700 Fontes luminosas fonte luminosa branca fonte luminosa colorida

5. E comprimento de onda dominante define a matiz (hue) E intensidade define o brilho (brightness) l (mm) l (mm) 400 500 600 700 400 500 600 700 matiz (hue) brilho (brightness) a concentração no comprimento de onda dominante define a saturação ou pureza E l (mm) 400 500 600 700 saturação Características das fontes luminosas cores pastéis são menos saturadas ou menos puras

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

7. Ea Ea+b l a Eb a+b b l Processos de formação de cores aditivos Ea+b(l) = Ea (l)+Eb(l) l O olho não vê componentes! subtrativos filtros ou corantes transparência Ef Ei t Ef(l) = t(l) . Ei (l) l l l Filtro verde Luz branca Luz verde azul índices de refração próximo do material base amarelo

8. 100 sensibilidade relativa 50 0 l (mm) 400 500 600 700 Fração da luz absorvida pelo olho luminosidade

9. Tons de cinza igualmente espaçados Branco Intensidade Preto Posição

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

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

12. Contraste Simultâneo

13. Espaço de cor do olho humado Olho humano: Cones (RGB) e Bastonetes (cegos para cor) .20 G R .18 .16 .14 .12 fração de luz absorvida por cada cone .10 .08 .06 .04 B .02 0 400 440 480 520 560 600 640 680 l comprimento de onda (mm)

14. Luz Colorida Luz Branca G Intensidade R B 400 440 480 520 560 600 640 680 l comprimento de onda (nm) Percepção de cor componente vermelha r = ò c(l) R(l) dl não é bem assim!

15. O problema de reprodução de cor em CG Mundo Real E l 400 700 Espaço Virtual E R G B l • mesma sensação de cor Þ Metamerismo • só distingue 400 mil cores (< 219) Þ19 bits deveriam ser suficientes

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

17. Artifício para “subtrair” uma componente g(l) G b(l) B r(l) R C(l) C(l ) + r(l) R = g(l) G + b(l) B C(l ) = r(l) R + g(l) G + b(l) B, onde r(l) = - r(l)

18. 400 500 600 700 Componentes das cores monocromáticas- CIE RGB - C(l ) = r(l) R + g(l) G + b(l) B 0.4 b(l ) r(l ) g(l ) 0.2 Valores dos tri-esimulos l (mm) 0 438 nm 546 nm r(l ) - 0.2 Combinação de três cores (RGB) para reproduzir as cores espectrais

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

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

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

22. Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMYK • 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. Y K K := a min (C, M, Y) a Î[0,1] C := C - K M := M - K Y := Y - K M base linearmente dependente C

23. Escolhendo a Cor RGB / CMY @coreldraw

24. 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).

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

26. 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Componentes das cores monocromáticas- CIE XYZ - C(l ) = X(l) X + Y(l) Y + Z(l) Z Z(l) Cores Básicas do CIE 1931 X(l) Y(l) Valor X(l) l (mm) 400 500 600 700 Nota: Y foi escolhida de forma a Y(l) ser semelhante à curva de sensibilidade do olho (luminância)

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

28. Retirando a luminosidade ou brilhoda definição da cor em CIE XYZ • Um parenteses sobre luminosidade ou brilho Valores típicos de iluminamento 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! • Retirar o fator luminosidade ou brilho projetando no plano X+Y+Z=1 X = (x/ y) Y Y = Y Z= (1-x-y ) Y/ y x = X/(X+Y+Z) y = Y/(X+Y+Z) z = Z/(X+Y+Z) note que x+y+z =1

29. Cores visíveis representadas no sistema CIE xyY

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

31. 1.0 0.8 a 0.6 saturação de C1 = a + b 0.4 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Saturação e cor complementar no diagrama de cromaticidade xy y C2 b cores saturadas C1 a Branco x 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 y C é complementar a C Û aC + b C = Branco C C Branco 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 x

32. 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Gamute de cromaticidade de dispositivos y C2 cor não realizável C1 cor não realizável na impressora C2 gamute de um monitor C1 W gamute de uma impressora x

33. B Value G Y Saturation R C Hue B M G R K Sistemas de cor mais indicados para interface com usuário - HSV

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

35. Escolhendo a Cor HSV

36. Escolhendo a Cor HSV

37. Escolhendo a Cor HSV

38. Escolhendo a Cor YIQ