Cor e Colorimetria George  C.  Cardoso  

gcc@usp.br  

Cor

• Cor  %sica:  intensidade  de  energia  emi6da,  comprimento  de  onda  e  composição  espectral,  envolve  energia  radiante.  

• Cor  psico%sica  e  Cor  psicosensorial:  ma6z,  valor  e  croma,  relaciona-­‐se  com  o  modo  de  com  o  cérebro  interpreta  a  cor.  

h@ps://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye  

40–50  µm  long,  and  their  diameter  varies  from  0.5  to  4.0  µm  

Por que o mundo não aparece de cabeça para baixo?

Arco-íris

• Onde  está  a  cor  magenta?  •  E  a  rosa?  •  E  a  marron?  

Em que posição no espectro ficam as cores • Magenta?  

• Rosa?  

Em que posição no espectro ficam as cores • Magenta?  

 Espectro  de  reflexão  

Cores aditivas e subtrativas

Emissão   Absorção  

Luz vs. Pigmentos/Corantes

• Adi6va              (soma  os  espectros)  –  Soma  total:  Branco  •  Subtra6va  (soma  as  absorções)  –  Soma  total:  Preto  

Misturando Fótons?

•  Fótons  de  diferentes  cores  não  se  misturam  • Cada  fóton  é  um  pacote  de  energia  com  frequência  (comprimento  de  onda)  caracterís6ca  

• O  que  acontece  na  mistura  de  cores?  

Perguntas:

• Um  filtro  vermelho  (celofane  vermelho)  absorve  ou  transmite  a  luz  vermelha?  

• Um  óculos  de  proteção  para  um  laser  vermelho  deve  ser  de  que  cor?  

Cor não é uma realidade física

• Depende  do  6po  de  observador  •  En6dades  dsicas  diferentes  (espectros  extremamente  diferentes)  podem  ser  observados  como  sendo  a  mesma  cor  mesmo  que  o  observador  não  mude.  Fenomeno  chamado  de  metamerismo  

Pigmentos e Corantes são uma realidade física

•  Pigmentos:  não  solúveis  em  líquidos  

•  Corantes:  solúveis  em  um  líquido  

•  Absorvem  alguns  comprimentos  de  onda  diferente  de  outros  •  Objetos  vermelhos,  transmitem  ou  refletem  vermelho,  etc  

Cromóforo (corante) Exemplo: Fenolftaleína

Entendendo Cores Aditivas e Subtrativas

h@p://physics.info/color/  

Pico  de  sensibilidade  somada  S,M,L:  560  nm  Cor  de  fruta  madura  (amarelo  esverdeado)    L,  M,  S:  Long,  Medium,  Short  (wavelenghts)  Corresponde  a  R  G  B  (Red  Green  Blue)  na                              notação  da  câmeras.  

L:  580  nm  

M:  540  nm  

S:  440  nm  

560  nm  

B   G   R  

Entendendo Cores Subtrativas

O  pigmento  magenta  reflete  o  azul    e  o  vermelho  e  absorve  o  verde/amarelo  ;  O  pigmento  amarelo  reflete  luz  que  excita  o  vermelho,  principalmente  e  aborve  o  azul  e  um  pouco  do  verde    è  Fica  o  o  vermelho  que  não  é  absorvido.  Portanto,  vê-­‐se  vermelho  

B   G   R  

A  mistura  de  pigmentos  Magenta  e  Amarelo    é  visto  com  que  cor?      

Magenta   Amarelo  

Componente  Refle6da   B,  R   G,  R  Componente  Absorvida   -­‐G   -­‐B  Resultante   B  +  R  -­‐  G    -­‐  B    

Amarelo  Ciano  

Cones e Bastonetes

5  milhões  de  cones  (cor),  100  milhões  de  bastonetes  (Luminancia)  

Colorimetry and Uniform Color Spaces

•  CIE 1976 L*a*b* Color Space •  The three types of cone cells have some overlap in the

wavelengths of light to which they respond, so it is more efficient for the visual system to record differences between the responses of cones, rather than each type of cone's individual response. The opponent color theory suggests that there are three opponent channels: –  Red versus green. –  Blue versus yellow –  Black versus white (Luminance)

•  Responses to one color of an opponent channel are antagonistic to those to the other color, and signals output from a place on the retina can contain one or the other but not both, for each opponent pair.

2222 *** baLE Δ+Δ+Δ=Δ

Luminancia  ou  valor  Ma6z  (hue)    Croma  

Distancia  entre  duas  cores  no  espaço  L*a*b*:  

Quais regiões mais quentes? As Pretas, as Laranja, as Vermelhas?

Resposta:

http://physics.info/color/

O  branco  é  uma  cor  também  rela6va:  depende  de  Acomodação  visual:  

=  M(λ)  

Triespmulos  

Metamerismo =  M(λ)  

Mesmos  Triespmulos  

Tipos de Visão

• Dicromatas  •  Tricromatas  •  Tetracromatas  (alguns  peixes,  pássaros,  insetos,  2%  das  mulheres)  

Tretracromatas

Extracted from: Sigernes et al., Opt Express. 2009 Oct 26; 17(22): 20211.

Camera fotográfica: imita o olho

Numero  de  níveis  de  cinza  

Espaço RGB limitado pelas posições de R, G e B no espectro

x,  y  se  relacionam  com  r,  g  

Camera fotográfica não tem adaptação e histerese como o olho

Figura:  Mudança  da  cor  devido  a  pulsação  sanguínea    Olho  humano  dis6ngue  cores  com  delta  E  <<  1.  O  olho  humano  tem  resolução  de  cor  da  ordem  de    Delta  E  =1  (ver  slide  sobre  sistema  L*a*b*)  

Agradecimento:  Matheus  Bigatão  Mar6nelli  (  aluno  de  Iniciação  Cienpfica  no  projeto  Método  de  diagnós6cos  de  anomalias  de  circulação  sanguínea  usando  técnicas  de  vídeo)  

Nosso trabalho

I(x,y,RGB)  

                                                                                                           ROI  

Frame  n  

   0 100 200 300 400 500 600

0.365

0.37

0.375

0.38

0.385Red Channel

Inten

sity/(

#Pixe

ls in

ROI)

0 100 200 300 400 500 6000.24

0.25

0.26

0.27

Inten

sity/(

#Pixe

ls in

ROI) Green Channel

0 100 200 300 400 500 6000.165

0.17

0.175

0.18

0.185

Frame Number

Inten

sity/(

#Pixe

ls in

ROI) Blue Channel

Frame  3  

   Frame  2  

   Frame  1  

   

0 200 400 600 800 1000 1200 14006

7

8(a)

Número de frames

Inte

nsid

ade

0 200 400 600 800 1000 1200 1400-0.2

0

0.2

Frames

Sina

l(b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.02

Frequência (BPM=60*f)

|Y(f)

|

(c)

0 200 400 600 800 1000 1200 14006

7

8(a)

Número de frames

Inte

nsid

ade

0 200 400 600 800 1000 1200 1400-0.2

0

0.2

Frames

Sin

al

(b)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.02

Frequência (BPM=60*f)

|Y(f)

|

(c)

Acima: Esquerda: Representaçcao da intensidade da pulsação em diversos pontos do braço (mais claro = mais forte). A seta vermelha indica os quadros que serão utilizados para medir atraso do pulso entre os dois pontos. Direita: Imagem de um frame do video utilizado

Esquerda: O sinal (c) representa a correlação cruzada dos sinais (a) e (b) para encontrar o atraso entre os sinais do pulso cardiaco entre os dois pontos indicados no braço. Neste caso o resultado foi cerca de 0,3 segundos

Acima:

(a)  Intensidade do canal verde de video produzido por camera RGB

(b)  Parte AC do sinal (a)

(c)  FFT do sinal (b) dá diretamente a frequencia dos batimentos cardíacos

 Agradecimento:    Pedro  Henrique  Borges  (IC)  

Mapeamento do fluxo/pulso sanguíneo a partir de imagens de video

Dever de Casa •  Se  você  precisar  fazer  uns  óculos  de  proteção  para  laser  vermelho,de  que  cor/cores  poderá  será  o  material  dos  óculos?  Por  que?  

•  Qual  a  principal  diferença  entre  o  cinza  e  o  marron.  Dê  a  resposta  em  termos  de  croma,  ma6z  e  luminosidade.  

•  Qual  a  diferença  entre  amarelo  claro  e  amarelo  escuro?  Dê  a  resposta  em  termos  de  croma,  ma6z  e  luminosidade.  Dê  a  resposta  em  termos  de  croma,  ma6z  e  luminosidade.  

•  Qual  a  diferença  entre  os  diferentes  tons  de  azul?  Dê  a  resposta  em  termos  de  croma,  ma6z  e  luminosidade.  Dê  a  resposta  em  termos  de  croma,  ma6z  e  luminosidade.  

•  Explique  o  que  é  metamerismo  e  por  que  acontece.  •  Explicar  por  que  a  mistura  de  pigmentos  ciano  com  amarelo  dá  a  cor  verde  quando  iluminado  com  luz  branca.  Ver  slide  18  para  um  exemplo.