Luz e Cor. Luz. Onda eletro-magnética. Computação Gráfica Interativa - Gattass Luz e Cor. f(hertz)
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- Milton Lencastre Brás
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1 Luz Onda eetro-magnética rádioam FM,TV Micro-Ondas Utra-Vioeta Infra-Vermeho aiosx f(hertz) λ(m) VISÍVEL vermeho (4.3x10 14 hz), aranja, amareo,..., verde, azu, vioeta (7.5x10 14 hz) 1
2 Comprimento de Onda c Veocidade da Luz 3.0x10 8 m/s c f c/ c/ ff Cor Cor Vioeta Vioeta mµ mµ Azu Azu mµ mµ Verde Verde mµ mµ Amareo Amareo mµ mµ Laranja Laranja mµ mµ Vermeho Vermeho mµ mµ 1 mµ 10-9 m efexão e efração incidente refetido sen q r h 2 h 1 sen q i ei de Sne (1621) materia 1 q i q i materia 2 q r refratado veocidade da uz no vácuo h i veocidade da uz no materia i h i uz branca prisma vermeho aaranjado amareo verde azu vioeta uz uz branca branca (acromática) (acromática) tem tem todos todos os os comprimentos comprimentos de de onda onda Newton 2
3 Fontes uminosas fonte uminosa branca 100 E (mm) m) fonte uminosa coorida E comprimento de onda dominante define a matiz (hue) (mm) m) Características das fontes uminosas E comprimento de onda dominante define a matiz (hue) E intensidade define o briho (brightness) (mm) matiz ( hue) briho ( brightness) (mm) E a concentração no comprimento de onda dominante define a saturação ou pureza cores pastéis são menos saturadas ou menos puras (mm) saturação 3
4 Processos de formação de cores por pigmentação A sucessão de refexão e refração determinam a natureza da uz refetida índices de refração distinto do materia base tinta branca tons mais caros (tints) tinta coorida (saturada) PALHETA DO PINTO Cinzas (greys) tinta preta tons tons mais escuros (shade) Processos de formação de cores aditivos E a E a+b E E a+b () a+b () E E a ()+E a ()+E b () b () E b a a+b b O oho não vê componentes! subtrativos fitros ou corantes transparência E i t E f E E f () f () t() t().. E E i () i () Luz branca Fitro verde Luz verde azu amareo índices de refração próximo do materia base 4
5 Espaço de cor do oho humado Oho humano: Cones () e astonetes (cegos para cor) fração de uz absorvida por cada cone comprimento de onda (mm) Fração da uz absorvida peo oho 100 uminosidade sensibiidade reativa (mm) 5
6 Tons de cinza iguamente espaçados Preto Intensidade ranco Posição Tons de cinza perceptuamente espaçados e bandas de Mach Preto Intensidade ranco Posição Efeito da anda de Mach 6
7 Contraste Simutâneo Percepção de cor Luz Coorida Luz ranca Intensidade comprimento de onda (nm) componente vermeha r c() () d não é bem assim! 7
8 O probema de reprodução de cor em C Mundo ea E Espaço Virtua E mesma mesma sensação sensação de de cor cor só só distingue distingue mi mi cores cores (< (< ) ) Metamerismo Metamerismo bits bits deveriam deveriam ser ser suficientes suficientes epresentação perceptua da cor CIE r() g() b() 700 mm 546 mm mm Cor Monocromática C() C( ) r() + g() + b() Probema: Não consegue se representar todas as cores visíveis (fata saturação) 8
9 Artifício para subtrair uma componente g() b() r() C() C( ) + r() g() + b() C( C( ) ) r() r() + g() g() + b() b(),, onde onde r() r() -- r r () () Componentes das cores monocromáticas - CIE - C( ) r() + g() + b() Vaores dos tri-esimuos b( ) nm r( ) g( ) 546 nm r( ) (mm) Combinação de três cores () para reproduzir as cores espectrais 9
10 Conversão da base CIE para CIE XZ C() r() + g() + b() Escohendo-se XZ ta que: X Z tem-se C() X() X + () + Z () Z onde X() r() () g() b() () r() g() () b() Z() r () g() () b() Componentes das cores monocromáticas - CIE XZ - C( ) X() X + () + Z () Z Z() Cores ásicas do CIE Vaor X() () X() (mm) m) Nota: foi escohida de forma a () ser semehante à curva de sensibiidade do oho (uminância) 10
11 Cores visíveis representadas no sistema CIE XZ Pano X++Z1 X Z etirando a uminosidade ou briho da definição da cor em CIE XZ Um parenteses sobre uminosidade ou briho Vaores típicos de iuminamento de uma superfície Modo Vaores (ux) Luz do dia (máximo) Luz de dia sombrio Interior próximo a janea Minimo p/ trabaho 100 Lua cheia 0,2 Luz das estreas 0,000 3 e e o o oho oho se se acomoda! acomoda! etirar o fator uminosidade ou briho projetando no pano X++Z1 x X/(X++Z) y y /(X++Z) z z Z/(X++Z) note que x+y+z 1 X (x (x/ / y y )) Z (1-x-y (1-x-y)) // yy 11
12 Cores visíveis representadas no sistema CIE xy Cores visíveis representadas no sistema CIE xy y Verde Amareo 580 Cian ranco Azu Vermeho Purpura x 12
13 Saturação e cor compementar no diagrama de cromaticidade xy y C b a C 1 cores saturadas saturação de C 1 a a + b 0.2 ranco x y C ranco C C é compementar a C a C + b C ranco x amute de cromaticidade de dispositivos y C 2 cor não reaizáve C 1 cor não reaizáve na impressora C 1 C 2 W gamute de um monitor gamute de uma impressora x 13
14 Cores perceptuamente equidistantes representadas no sistema CIE xy Par de cores perceptuamente equidistantes Sistemas de cor perceptuamente uniformes do CIE LUV e CIE LA (1976) Dados: (X,,Z) componentes da cor no espaço CIE XZ (X w, w,z w ) componentes do branco de referência Cacua-se: u 4X/(X+15+3Z) v 9/(X+15+3Z) u w 4X w /( X w +15 w +3Z w ) v w 9 w /(X w +15 w +3Z w ) L* 116 (/ w ) 1/3-16 se / w > ou L* (/ w ) se / w u* 13L*(u - u w ) v* 13L*(v - v w ) a* 500[(X/X w ) 1/3 - (/ w ) 1/3 ] b* 200[ (/ w ) 1/3 ) - (Z/Z w ) 1/3 ] u*,v* (ou a*,b*) são as componentes de cromaticidade da cor L* é a uminosidade corrigida para uma escaa percetuamente inear 14
15 Cores perceptuamente equidistantes representadas no sistema CIE LUV Munse Sistemas de cores por enumeração Abert H. Munse - artista pástico (1905) vaor ou intensidade mapas de cores tonaidade ou matiz Pantone (início dos 60 s) croma ou saturação base para os sistemas de interface 15
16 Sistemas de cor dependentes de dispositivo - m I ) Sistemas dos Monitores - m processo aditivo C ciano 1.0 verde W branco amareo 1.0 azu K preto vermeho 1.0 M magenta normamente normamente temos temos 1 1 byte byte para para cada cada componente componente mapeando mapeando [0, [0, 255] 255] em em [0,1] [0,1] Conversão do m para CIE XZ e vice-versa Dados (,,) determine (x,y) 1) O fabricante deve informar as coordenadas x,y dos fosforos do monitor ex. white x y ) Determine a coordenada z 1 - x - y ex. white z ) As coordenadas X,,Z são obtidas de: X Z X Z X Z + + X Z X Z X Z X Z O probema agora consiste em encontrar as componentes XZ do, e 16
17 Conversão do m para CIE XZ (cont.) x X / (X + +Z ), se C X + +Z então X x C da mesma forma y C e Z z C e X x C, y C e Z z C X x C, y C e Z z C substituindo na matriz da equação X Z X Z X Z X Z x C y C z C x C y C z C x C y C z C para determinar as componetes C, C e C usamos o fato de que 1 é a cor branca. X W W Z W x C y C z C x C y C z C x C y C z C x y z x y z x y z C C C Conversão do m para CIE XZ (cont.) Suponha que o a uminosidade do branco W 1.00, temos: W y W C W C W W / y W 1.0/ X W x W C W 0.31x3, Z W z W C W 0,3582x C C C C resovendo C C 0, Concuindo: X Z X Z 17
18 Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CM II ) Sistemas das Impressoras -CM ou CMK processo predominantemente subtrativo uz branca (1,1,1) tinta ciano (0,1,1) uz ciano (0,1,1) componente vermeha é absorvida M K C Conversão para CM e vice-versa C ciano 1.0 verde W branco amareo azu C 1.0 ciano preto K verde K preto vermeho azu M magenta W branco amareo magenta vermeho M (r,g,b) (c,m,y) (c,m,y) (c,m,y) (1-r, (1-r, 1-g, 1-g, 1-b) 1-b) 18
19 Sistemas de cor dependentes de dispositivo - CMK O sistema CMK usa o preto (back) porque o pigmento (carbono) é mais barato; A superposição de ciano, magenta e amareo para produzir preto gera um tom meio puxado para o marron. C K base inearmente dependente M K : : a min min (C, (C, M, M, ) ) a [0,1] [0,1] C : : C -- K M : : M -- K : : -- K Sistemas de cor mais indicados para interface com usuário - HSV C V Vaue C W M M H Hue K S Saturation V decompor (r,g,b) na base de V e do espaço ortogona a ee. 19
20 Transformação para HSV e vice-versa Max max(,,) Min min(,,) no caso e, respectivamente V Max S1 Min Max S0 S ( Max-Min ) / Max Conversão para HSV cácuo de H (120 o ) V (60 o ) C(180 o ) (0 o ) (240 o ) M(300 o ) 180 o 120 o 60 o 0 o H S 240 o 300 o 120 o r g b H g H b 180 o g 20
21 Correção ama 1 Função de Transferência CCI ec.709 Sina de vídeo (votagem ou código) 0,8 0,6 0,4 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Intensidade da uz Sistema (, -, - ) Componente uma de vídeo ( ) ( ) Componente de diferença de cor Motivação: As componentes de diferença de cor podem ser sub-amostradas! 21
22 Cubo no espaço (, -, - ) Conversão para vídeo 05. Pb ( ' ' ) Pr ( ' ') vídeos anaógicos (etacam e M-II) ' 8b ' 05. Cb, 8b ( ' ') Cr, 8b ( ' ') vídeos digitais com 8 bits/componente (JPE, ME) 22
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