A retina contém dois tipos de elementos sensíveis a luz, que são os cones e os bastonetes, conforme a figura abaixo
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- Gabriela Gesser Alves
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1 STV 5 MAR As cores e a visão A retina contém dois tipos de elementos sensíveis a luz, que são os cones e os bastonetes, conforme a figura abaixo Através dessas células a luz é submetida a um processo de transdução vindo a originar impulsos elétricos que são transmitidos ao cérebro por meio dos nervos ópticos os bastonetes são sensibilizados apenas pela luz (são também os elementos que caracterizam a visão noturna ou a baixos níveis de iluminação), não identificando as cores os cones são as células que possibilitam a visão diurna, além de discernirem a gama de cores do espectro considerado no olho humano as células da categoria "cones" são constituídas por elementos sensíveis no domínio do "vermelho", outras no domínio do "verde" e outras, ainda, no domínio do "azul" o conjunto olho cérebro identifica as demais colorações a partir dos diferentes níveis de sensibilização de tais elementos a percepção das cores, de forma geral, é efetuada pela composição das excitações simultâneas dos cones sensíveis as cores vermelha, verde e azul em conformidade com a teoria de Young, formulada em 1801 Thomas Young foi quem sugeriu que as células da retina não teriam condições de portar um elemento sensível para cada matiz perceptível e que o reconhecimento das cores deveria envolver, de alguma forma, a mistura de matizes a teoria de Young foi reanalisada por Helmoltz, sendo posteriormente conhecida como teoria de Young Helmoltz as experiências mostraram que o olho humano é portador de células sensíveis às três cores básicas (vermelho, verde e azul) as teorias desenvolvidas por Young e Helmoltz podem ser representadas pelo diagrama da figura abaixo o cérebro analisa as informações colorimétricas provenientes de um objeto visualizado a partir das componentes R, G e B transmitidas pelos cones da retina (receptor)
2 STV 5 MAR outra teoria, desenvolvida por Hering, procurou explicar o motivo pelo qual não existem verdes avermelhados e azuis amarelados Ewal Hering ( ) explicou os efeitos resultantes da mistura de cores, assumindo que devia haver três processos oponentes, sendo um para o par vermelho/verde, outro para o amarelo/azul e um terceiro para o preto/branco segundo Hering, havia alguma característica entre tais pares de modo que um se antagonizava com o outro as teorias cromáticas de Young Helmoltz e a de Hering se complementam, pois a primeira se baseia na composição aditiva e a segunda na composição subtrativa das cores ambas extremamente importantes o RGB da teoria tricromática, com base na composição aditiva, serve como fundamento para as técnicas televisivas, alem de ser fundamental no processo Technicolor (do cinema) a composição subtrativa, ligada a complementaridade descrita por Hering, é empregada na industria gráfica e na fabricação de filmes coloridos para fotografia Fisiologicamente, os fenômenos ligados à teoria de Hering podem ser explicados a partir das seguintes considerações: a retina é composta por várias camadas celulares, designadas de acordo com sua relação ao centro do globo ocular a camada mais interna contém as células ganglionares, única fonte de sinais de saída da retina, que projeta axônios através do nervo óptico na retina encontram se os dois tipos de células fotossensíveis, que são os cones e os bastonetes quando excitados pela energia luminosa, estimulam as células nervosas adjacentes, gerando um impulso nervoso que se propaga pelo nervo óptico quando ocorre a excitação pelos três tipos de cone, com igual intensificação, o sinal percebido pelas células ganglionares corresponde ao branco há celulas ganglionares que são excitadas por um tipo de cone e inibidas por outro, tais como: células que são excitadas pelos cones sensíveis ao vermelho e inibidas pelos cones sensíveis ao verde (e vice versa) células que são excitadas por cones sensíveis ao azul e inibidas pela combinação de cones sensíveis ao vermelho e verde (e vice versa), implicando em uma oposição azulamarelo esse mecanismo de contraste de cores começa a ocorrer na retina antes de ser processado
3 STV 5 MAR pelo cérebro na segunda metade do seculo XX, à teoria de Hering foram acrescidas várias outras os dados que a comprovavam começaram a aparecer mediante instrumentos de análise mais precisos as maiores contribuições surgiram na década de 1950, devido ao avanço da neuropsicologia, oftalmologia e colorimetria esses dados, combinados com o suporte tecnológico da época, levaram ao desenvolvimento da moderna teoria da visão colorida por oposições cromáticas ou teoria dos estágios ou das fases sugere se que na primeira fase da visão colorida, os receptores sejam na verdade tricromáticos entretanto, contrariamente a essa hipótese, as três imagens com separações de cores não são diretamente transmitidas ao cérebro em vez disso os fotorreceptores localizados na retina, e talvez em níveis mais sofisticados, codificam a cor em sinais opostos como se caracterizam as cores a partir dos três parâmetros (ou atributos) que as constituem: a) o matiz b) o grau de saturação c) a luminosidade associada. através do matiz de uma cor podemos estabelecer a distinção entre uma cor e outra: vermelho e azul, azul e verde etc o matiz define, assim, o "nome" da cor o matiz pode ser também (informalmente) interpretado como a propriedade de impingir ao olho humano a sensação visual que identifica uma determinada cor como "A" e não "B" a saturação, também designada pelo termo "pureza" de uma cor, pode ser considerada como a percentagem de cor branca que foi mesclada a certo matiz, diluindo o ou concentrando o as cores puras ou espectrais, como não sofrem nenhuma mistura com a cor branca, portam uma saturação de 100%, ou completa o branco puro esta associado a um grau de saturação correspondente a 0%, sendo os valores percentuais intermediários uma extensa faixa de níveis de pureza quando uma cor aparenta ser mais luminosa se comparada a outra, de mesmo matiz e saturação, dizemos que suas luminosidades são distintas é possível alterar se o brilho de um dado corpo variando se a luminância a ele associada quando se afirma que o matiz e a saturação desse corpo não se modificaram, tal assertiva equivale a dizer que a cromaticidade (crominância) do corpo se manteve constante a aparência de uma determinada coloração se altera em função das condições sob as quais é visualizada um objeto que a luz do dia apresente uma cor vermelho saturada, torna se vermelhoescuro em um ambiente tendendo a penumbra e cinza a noite tais fenômenos, perfeitamente explicados através das características do olho humano, colaboraram para que a terminologia vinculada às cores fosse dividida em definições objetivas e subjetivas a terminologia objetiva quantifica parâmetros através de instrumentos de medição, independentemente da opinião de um observador
4 STV 5 MAR os termos subjetivos descrevem a aparência de uma dada cor a partir de informações fornecidas por esse observador considerado a tabela abaixo correlaciona os atributos objetivos e subjetivos: combinação de cores as combinações de cores que consideram a projeção de luzes são denominadas aditivas cores aditivas a cor resultante consiste na adição das cores de cada informação luminosa tratada neste contexto inclui se a televisão e o cinema em cores as combinações subtrativas, figura a seguir, são baseadas na deposição de pigmentos em uma superfície branca um exemplo é o caso da industria gráfica
5 STV 5 MAR Cores Complementares quando duas cores são combinadas de modo a produzirem um efeito que corresponde ao branco, diz se que uma complementa a outra, conforme a figura a adição de vermelho, verde e azul (as chamadas cores primárias), em adequadas intensidades, fornece o branco a combinação de duas cores primárias quaisquer (digamos, vermelho e azul) resulta no magenta, que complementa a verde (no caso, a cor primária que não foi empregada) qualquer cor, não necessariamente uma das três primárias consideradas, possui uma cor que lhe é complementar Leis de Grassmann a quantificação dos fenômenos de natureza cromática é fundamentada pelas três leis de Grassmann, válidas para as combinações aditivas um conceito extremamente importante para melhor se compreender tais leis consiste na caracterização do metamerismo este termo indica o fato de que: quaisquer distribuições espectrais que venham a produzir as mesmas respostas cromáticas não podem ser distinguidas
6 STV 5 MAR Primeira Lei a partir de três cores primárias quaisquer (independentes entre si, ou seja, nenhuma pode ser obtida a partir de duas outras) e possível reproduzir se qualquer cor através da composição aditiva de uma (e apenas uma) proporção de quantidades das cores primarias tratadas supondo se que as cores primárias adotadas correspondam ao trio RGB, tem se: C n = a R + b G + c B pode haver certas cores sem composições de primárias que as reproduzam no entanto, por meio da utilização de valores negativos para os coeficientes, tal fato pode ter lugar, como, por exemplo: C 1 = d R e G + f B C 2 = g R h G + i B supondo d, e, f, g, h, i > 0 pela consideração de coeficientes negativos, a teoria associada a primeira lei de Grassmann não perde sua validade certamente, a realização física de tais expressões não se torna possível isto posto, quando foi citado, no enunciado, que qualquer cor pode ser reproduzida, cabe esta ressalva Segunda Lei a crominância (matiz e saturação) associada a uma cor não se modifica caso as três parcelas de primárias que a geram sejam multiplicadas por um mesmo fator, apenas a luminância (sensação de brilho) se modifica em outras palavras, se os espectros das luzes forem intensificados por um mesmo fator, o metamerismo permanece essa lei e aplicável a níveis de iluminação tidos como normais, ou seja, superiores aqueles correspondentes a visão escotópica e também consideravelmente inferiores aos limiares de ofuscamento supondo o sistema visual humano como uma função de transferência (entrada corresponde a um estímulo e a saída a uma sensação), pode se dizer que essa lei é aplicável quando a referida função puder ser assumida como aproximadamente linear matematicamente essa lei pode ser expressa do seguinte modo: C n = a R + b G + c B multiplicando se cada componente da equação por um fator α: α C n = α a R + α b G + α c B o que implica na mudança do plano de luminosidade tratado, mantidas as coordenadas que caracterizam a crominância Terceira Lei considerando se uma cor resultante da composição de duas outras, esta pode ser reproduzida por meio da adição das intensidades associadas às primárias que caracterizam ambas as cores que estabelecem a referida composição também no caso dessa lei, supõe se que o sistema visual humano esteja associado a uma
7 STV 5 MAR função de transferência linear matematicamente: C 3 =C 1 + C 2 C 1 = a R + b G + c B C 2 = d R + e G + f B C 3 = (a + d) R + (b + e) G + (c + f) B Representação das cores considerando se que as três magnitudes matiz, saturação e luminosidade, sejam parâmetros independentes, estabelece se a possibilidade de representação das cores de modo espacial ou tridimensional alternativamente, pode se optar por uma representação bidimensional ou planar, tendo por hipótese que a luminosidade se mantenha constante ao longo de todos os pontos do gráfico assim tratado, havendo alterações somente no matiz e na saturação (ou, no comprimento de onda dominante e no grau de pureza em se tratando de mensurações objetivas) as duas figuras seguintes ilustram algumas formas de representação espacial possíveis de serem empregadas, visando a alocação física dos três parâmetros associados às identificações das cores restringindo se à representação em cones (não confundir com as celulas de mesma designação), observa se que a distância do vértice à uma secção perpendicular do sólido está vinculada à luminosidade característica da cor estabelecido o plano, a localização de um determinado ponto nele, que necessariamente deve ser definida por dois parâmetros (no caso o matiz e a saturação), fornece as demais informações intrínsecas a essa coloração um ponto físico associado a uma dada cor pode ser alocado a partir da correspondência dos parâmetros luminosidade, matiz e saturação com certas cotas visando a representação destas em um diagrama colorimétrico
8 STV 5 MAR no que concerne ao cilindro, as considerações são bastante semelhantes, com exceção da luminosidade, a qual passa a ser descrita pela distância da base até uma secção perpendicular a esse sólido em ambos os casos (representação por cones e através de cilindros) os pontos "acinzentados", os quais, em se tratando da luminosidade, variam do branco ao preto, passando pelos vários tons de cinza, encontram se distribuídos ao longo do eixo geométrico desses sólidos uma forma de representação alternativa consiste no triedro de Maxwell, fundamentado no posicionamento relativo das cores com base nas três cores primarias no caso, como sera visto a seguir (e anteriormente sugerido), tais cores correspondem ao vermelho (comprimento de onda de 650 nanômetros), ao verde (comprimento de onda de 530 nanômetros) e ao azul (comprimento de onda de 452 nanômetros) tais primárias são designadas, normalmente, como R (red), G (green) e B (blue) respectivamente no triedro de Maxwell temos três eixos formando ângulos retos entre si cada qual corresponde a uma das cores primárias um quarto eixo de referência, posicionado equidistantemente dos outros três, figura abaixo, denota o local geométrico dos pontos correspondentes ao branco, ou eixo acromático
9 STV 5 MAR ao se traçar um plano perpendicular ao eixo acromático, forma se um triângulo associado a uma dada luminosidade, vinculada ao segmento OA para uma determinada cor, designada como C e alocada nesse triângulo que se acabou de estabelecer, a saturação é obtida a partir da relação AC/Aλ d, em que o ponto λ d corresponde ao comprimento de onda dominante da cor C (ou matiz em termos subjetivos) mais uma vez, à semelhança das representações em cone e em cilindro, todas as cores do triângulo em análise portam a mesma luminosidade triângulos paralelos, mais ou menos distantes da origem O, vão estar vinculados a maiores ou menores graus de luminosidade, respectivamente é importante registrar que o nível de saturação de uma cor (ou o "grau de mistura com o branco") não influencia no matiz dessa cor ou, mais objetivamente, em seu comprimento de onda dominante λ d posto isto, seja através das representações cônicas ou cilíndricas, seja por meio do triedro de Maxwell, o comprimento de onda dominante, correspondente a uma determinada coloração, é caracterizado pelo prolongamento do segmento imaginário que une o ponto de intersecção do eixo acromático e o plano de luminosidade considerado e os limites desse plano (circunferências no caso do cone e do cilindro, triângulo no caso do triedro de Maxwell), conforme a figura abaixo, passando pelo ponto correspondente a cor C considerada observa se, na figura, que as cores C 1 e C 2 possuem o mesmo matiz (comprimento de onda dominante) e a mesma luminosidade, embora estejam associadas a diferentes graus de saturação (evidentemente, qualquer cor pertencente a área considerada possui a mesma luminosidade) em consequência, seguindo se o perímetro das circunferências ou do triângulo, varre se um conjunto de matizes: amarelo, laranja, cores purpuras, turquesa etc quanta ao triedro de Maxwell, é possível considerar se o triângulo que corta os três eixos e analisar se a luminosidade, a saturação e o matiz, como foi feito no caso da representação em cone e no cilindro ainda no que concerne ao triedro de Maxwell, vale notar que no triângulo considerado anteriormente, designado como triângulo cromático, cada vértice está vinculado a uma cor primária (R, G ou B), as quais têm sua origem nos eixos dos triedros que, por assim dizer, "apoiavam" o triângulo (figura 3.14) no ponto de cruzamento das medianas tem se o ponto A, correspondente ao ponto acromático, equidistante dos pontos R, G e B, sendo formado através de porções iguais
10 STV 5 MAR das três cores básicas (vermelho, verde e azul) o ponto acromático pode variar do branco ao preto, passando por diversos cinzas", em função da luminosidade correspondente ao triângulo cromático adotado alternativamente, existe a possibilidade de se projetar a cor C considerada sobre os três eixos R, G e B obtém se, desta forma, três valores, um em cada eixo, que constituem as componentes tricromáticas, as quais determinam as coordenadas espaciais da cor C e, consequentemente, sua luminosidade, saturação e matiz (embora de modo implícito, mas univocamente determinadas) serão explicadas a viabilidade e a conveniência da adoção dos chamados coeficientes tricromáticos que, na prática, são calculados a partir da divisão de cada um dos componentes tricromáticos pela soma dos outros três, "normalizando os" e estabelecendo, assim, a soma unitária para tais coeficientes é fácil ver que, em princípio, a utilização de dois dos ditos coeficientes é suficiente para a localização da cor C, considerando se que o terceiro seja facilmente obtido subtraindo se os dois valores conhecidos da unidade tais procedimentos, apesar de facilitarem a representação cartesiana (planar) das colorações, possuem o inconveniente de não conterem a informação de luminosidade intrínseca à cor em estudo a cor C não se encontra mais univocamente fixada; o mesmo ponto pode corresponder a cores de diferentes luminosidades a proposito, por vários motivos, entre os quais uma série de dificuldades para a representação de todas as cores do espectro através do triângulo RGB, a Comissão Internacional de Iluminação (ou Comission Internationale de L'Eclairage CIE), em 1931, padronizou a forma de representação das informações relativas à composição das cores tomando por base três componentes que, por si só, não são cores reais, mas quando combinadas de modo adequado, são capazes de "criar" uma cor qualquer dentro do espectro visível para um "olho normal" foram estabelecidas as primárias fictícias denominadas X, Ye Z; assim, o triangulo RGB está no triângulo cromático XYZ é usual considerá lo retângulo, isósceles e situado no primeiro quadrante de um plano cartesiano xy (mostrado adiante) através desse procedimento, a localização das cores espectrais assume a forma de ferradura, no interior do triângulo XYZ as cores puras do espectro estão localizadas na região curva da "ferradura", ao passo que a linha reta e denominada linha púrpura (ou linha magenta), considerando que ao longo desta estão localizadas as cores púrpuras e magentas saturadas tais cores não podem ser definidas por um comprimento de onda dominante (λ d ) e, devido a este fato, são chamadas de cores não espectrais
11 STV 5 MAR as componentes citadas, identificadas pelo termo estímulos padrão, são matematicamente obtidas e, ao seu conjunto dá se o nome de tristímulos. as curvas apresentadas na figura seguinte fornecem, para cada estímulo padrão, um valor relativo em função do comprimento de onda é conveniente observar que tais valores relativos (designados como X, Y, Z e correspondendo também aos componentes tricromáticos já citados) são necessariamente positivos
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