FUNDAMENTOS DE COLORIMETRIA

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, 9500 - CEP 91501-970 Porto Alegre/RS - Brasil Fone: +55 51 316.7103 - FAX: +55 51 316.7116

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 oquarto de dormir. É usada nas casas de máquina de navios, pela sensação de “frescor". Violeta: fria quando pura, intermediária com aintrodução 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. Grécia Antiga 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.” Explicações “racionais” para o fenômeno

11. Grécia Antiga 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.”

12. Grécia Antiga 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.

13. Grécia Antiga 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 Idade Moderna: Se fala pouco da cor até o século XVII, onde começam a surgir os naturalistas. Extratos dos debates entre Voltaire e Descartes: 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. Idade Moderna 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.”

16. Idade Moderna 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 interseçãoentre 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. l A Características das Ondas Eletromagnéticas Comprimento de onda (l) Amplitude (A) Freqüência (f=c/l) Período (T=1/f) Energia (E=hf)

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

23. Ondas eletromagnéticas • As ondas eletromagnéticas podem ser classificadas pelos seus comprimentos de onda (l), segundo o esquema ao lado:

24. 400 Violeta Azul 500 Verde Amarelo 600 Laranja Vermelho 700 Espectro da luz visível O Espectro Visível (escala em nanômetros)

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

28. 0,9 0,8 Roxo Azul 0,7 Amarelo bege 0,6 Vermelho 0,5 Verde Reflectância 0,4 0,3 0,2 0,1 0 400 450 500 550 600 650 700 Comprimento de onda (nm) Espectro das cores

29. Branco Preto 400 700 400 700 Amarelo Vermelho 400 700 400 700 Espectro das cores

30. Azul Verde 400 700 400 700 Castanho Cor Cinza 400 700 400 700 Espectro das cores

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. O Espectro Visível (escala em nanômetros) 400 Violeta Azul 500 Verde Amarelo 600 Laranja Vermelho 700 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.

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. O olho humano • 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).

38. A retina é formada por inúmeras células ópticas (fotossensíveis) que são denominadas de cones e bastonetes: 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.

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. Limite dos bastonetes Limite dos cones Saturação dos bastonetes Máxima acuidade Risco de dano Limites da visão

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

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 Rodopsina Cianolase

46. Daltonismo Tricromata: 8 15 26 nada Protanope: 3 17 6 45 Deuteranope: 3 17 2 45

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 1 2 3 4 5 6 7 8 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. Brilho Etapa Ilusões de ótica A ilusão do brilho