O sistema visual humano e noções de colorimetria

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1 STV 3 MAR O sistema visual humano e noções de colorimetria Considera se que a cor consista em um atributo dos objetos, assim como a textura e a forma, entre outros. Depende basicamente de: 1. Características espectrais da fonte de luz por exemplo: a luz solar, a proveniente de lâmpadas incandescentes ou fluorescente ou de outras 2. Propriedades espectrais dos objetos exemplo, as características refletivas destes 3. Características espectrais dos sensores que adquirem a imagem sistema visual humano ou uma câmera A luz pode ser considerada um tipo especial de onda eletromagnética percebida pelo sistema visual humano, cujo espectro eletromagnético é composto por um conjunto de radiações de natureza vibratória, caracterizadas por uma velocidade de propagação constante (aproximadamente 3 x 10 8 m/s) e distinguidas entre si através da frequência (f) e do comprimento de onda (λ), obedecendo a relação λ = v/f, onde v corresponde a velocidade de propagação considerada.

2 STV 3 MAR a figura acima refere se a um esboço do posicionamento das diferentes faixas de radiação ultravioleta, visível, infravermelho, raios X no espectro eletromagnético restringindo se os estudos ao âmbito da televisão cromática, torna se mais relevante o estudo das radiações compreendidas entre 380 e 760 nanômetros um nanômetro ou nm corresponde a 10 9 metros dentro dessa faixa ocorre a sensibilização luminosa da retina do olho humano, incluindo a distinção das cores, do violeta ao vermelho, como sugere o detalhe espectral da figura abaixo as radiações de natureza infravermelha são caracterizadas pelo maior comprimento de onda (extremo superior do espectro visível), ao passo que as radiações ultravioletas correspondem aos menores comprimentos de onda (extremo inferior do espectro visível) dentro do espectro visível temos as sensações de luminosidade e de cor as cores estão associadas aos comprimentos de onda das radiações e a cada cor correspondem diferentes sensações luminosas o olho não mantém uma constância comportamental no que concerne a sensibilização em função das cores presentes no espectro visível O sistema visual humano possui capacidade de resolução finita, considerando a quantidade limitada de elementos fotossensíveis presentes na retina a capacidade de resolução do olho denomina se acuidade visual medida através de angulações determinadas pelo olho vértice e pelas bordas do menor detalhe da cena em observação, ainda perceptível a acuidade visual de um olho médio está entre 0,4' e 5', sendo maior para imagens monocromáticas e caindo ao observar objetos verdes, vermelhos e azuis respectivamente (supondo que na comparação sejam utilizados objetos de mesmas dimensões). para a televisão, assume se como referencial o angulo de 1'

3 STV 3 MAR Características psico visuais humanas o mundo tridimensional é imageado pelas lentes do olho sobre a retina que é composta de células foto receptoras que respondem à luz com comprimento de onda na faixa de 400 nm até 700 nm as câmeras de vídeo e cinema possuem lentes e superfície foto sensível que imitam a maneira como o mundo é percebido pela visão humana. a ciência que trata da imagem analisa a distribuição contínua da potência óptica que está incidente em uma imagem plana acuidade visual a Carta de Snellen, ou escala optométrica, é um material utilizado por oftalmologistas para medir a capacidade de visão dos pacientes. o tamanho padrão é 26 por 54 centímetros distância de 5 a 6 metros

4 STV 3 MAR nesta distância, as letras da linha 20/20 correspondem a um sessenta avos de grau ( 1 / 60 ) o =1 minuto do arco limite da discriminação angular da visão normal regra do prática usada pelos astrônomos a estrutura de linhas em um CRT tornar se á visível se o observador estiver a uma distância onde as linhas de imagem compreenderem um ângulo de um minuto de arco ou mais um minuto de arco = 1' = 1 60 para se atingir 1 o 60 o entre as linhas (pontos) de varredura, a distância de visão deve ser aproximadamente 3400 vezes a distância d entre duas linhas (pontos) vizinhas 1 distância = sin 1 o 60.d 3400.d 1 sin 1 o 60 = 3437,8 distância 3400 densidadede linhas Exemplo: caso conheçamos a densidade de linhas em ppi, temos que distância 3400 densidadede linhas = 3400 n o de ppi ppi é a unidade da densidade de linhas (ou pontos) ppi = pixeis per inch esta distância fica dada em polegadas, neste exemplo na distância encontrada há em torno de 60 pixeis por grau

5 STV 3 MAR distância do observador para que as linhas de varredura tornem se invisíveis quando as linhas vizinhas fazem entre si um ângulo de 1 60 em função da altura da imagem, PH, considerando que o número de linhas ativas seja L A, a distância mínima que o observador deve estar da imagem para que não perceba as linhas de varredura, deve ser: distância mínima 3400 PH L A então, por exemplo, se tivermos uma tela com 50 cm de altura e 480 linhas ativas, temos que a distância mínima que o observador deve estar da tela, para que não perceba as linhas de varredura, é: PH=50cm, L A = 480 distância mínima 3400 PH= ,50= 7,1 0,5=3,5m L A 480 o

6 STV 3 MAR para HDTV com 1080 linhas ativas e considerando se os mesmos 50 cm de altura da tela PH=50cm, L A = 1080 distância mínima 3400 PH= ,50= 3,2 0,5=1,6m L A 1080 o observador tende a se posicionar nessa distância mínima tal que as linhas de varredura fiquem invisíveis quando isso ocorre temos um ângulo lateral de tela dado por ângulo lateral de tela = L A relação de aspecto 1' para o caso de SDTV, portanto com L A = 480 e relação de aspecto de 4:3, o ângulo lateral fica: '=640' ou 640 ' 60 =10,7o 11 o para o caso de HDTV, portanto com L A = 1080 e relação de aspecto de 16:9, o ângulo lateral fica: '=1920 ' ou 1920 ' 60 =32o o principal efeito de um número de pixeis maior é permitir uma visão com um ângulo de visão mais amplo 32 o efeito da 'alta definição' não é apertar vezes o número de pixeis em um mesmo ângulo visual, mas fazer com que toda a imagem tenha condições de ocupar uma área muito maior do campo visual do observador

7 STV 3 MAR em geral, para a observação de pequenos detalhes de uma imagem, a acuidade visual humana é maior para a luminância associada a imagem tratada, estabelecendo um decréscimo quando da percepção de crominâncias associadas aos detalhes essa percepção modifica se em função da região da retina em que os detalhes são projetados na prática, é de especial importância a acuidade visual correspondente a fóvea (região central da retina que apresenta a máxima acuidade do olho), como sugere a figura abaixo

8 STV 3 MAR constatou se que o olho realiza deslocamentos extremamente velozes, como uma varredura, de modo a permitir que todas as componentes de uma imagem em observação sejam levadas a fóvea central uma vez a cada, por assim dizer, ciclo de varredura os fatos a serem expostos a seguir podem ser considerados aplicáveis a fóvea e, no contexto, àquilo que se considera como visão normal no que tange a percepção da crominância, com a redução dimensional dos detalhes observados, o sistema visual humano normal se comporta, de início, como tritanópico e, com reduções ainda mais intensas, como um olho acrômato: que reconhece apenas as informações de luminosidade; as de crominância são ignoradas o termo"tritanópico" se relaciona a tritanopia, um tipo de anomalia relacionada à percepção de cores em que há ausência de cones azuis, resultando na impossibilidade de se reconhecer cores na região verde amarelada e azul magentada para o olho tritanópico, em vez dessas informações são percebidas informações cinzentas de luminosidade equivalente em outros termos, para detalhes observados sob uma angulação de ate 10', po sistema visual humano (normal) identifica apenas as informações de luminosidade para detalhes percebidos sob uma angulação entre 10' e 25', o reconhecimento das cromaticidades já e possível, mas com características tritanópicas para ângulos de visão superiores a 25', a percepção da crominância é total isto posto, nas técnicas televisivas não se torna necessário o tratamento de informações de crominância associadas aos detalhes da imagem basta operar com as informações de luminância (cinzas equivalentes), considerando que o sistema visual humano não e capaz de interpretar esses dados na figura acima podemos apreciar duas curvas de variação da sensibilidade do olho humano (media tomada entre um conjunto de indivíduos) relativamente ao comprimento de onda da radiação captada no caso, V λ (eixo vertical) indica o rendimento apresentado pelo sistema visual humano a curva A corresponde a sensibilidade do olho a ambientes claros (luminâncias elevadas), o que caracteriza a visão fotóptica ou normal sob tais circunstâncias, a acuidade visual atinge seu máximo para um comprimento de onda ao redor de 555 nanômetros (em termos de cores: amarelo esverdeado) de acordo com essa curva, para as radiações associadas à cor violeta (faixa de 400 nanometros), bem como aquelas situadas na região do vermelho (700 nanometros), a

9 acuidade é bastante reduzida STV 3 MAR ainda na figura podemos apreciar a curva B, a qual caracteriza a sensibilidade do olho humano a baixos níveis de luminosidade visão noturna ou escotópica ou, ainda, crepuscular o deslocamento dessa curva para a esquerda relativamente à curva A, sugere que o ponto de acuidade visual máxima passa a ser atingido em um comprimento de onda menor (508 nanômetros) assim, em ambientes com pouca luminosidade, a tendência é que as cores azuis sejam vistas mais facilmente do que as vermelhas qualitativamente, porem, pode se afirmar que os efeitos são semelhantes quando se analisa os extremos do espectro visível. tais gráficos são usualmente denominados "curvas de luminosidade espectral relativa do olho humano", vinculados a fatores psicológicos e fisiológicos