Computação Gráfica. Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

Computação Gráfica Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com

Cores A cor exerce uma ação tríplice Impressionar Expressar Construir O uso da cor na computação gráfica apresenta vários aspectos interessantes: melhora a legibilidade da informação possibilita gerar imagens realistas permite focar a atenção do observador permite passar emoções Enfim, torna o processo de comunicação mais eficiente 2

Cores Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com A Noite Estrelada - Vincent van Gogh A New Day 2001 Romero Britto Abaporu Tarsila do Amaral 3

Cores Conjunto de técnicas que permite definir e comparar cores é chamado de colorimetria Estuda e quantifica como o sistema visual humano percebe a cor Aparelhos que permitem a determinação das componentes ou coordenadas tricromáticas de estímulo de cor, são chamados colorímetros. Baseia-se na premissa de que qualquer cor pode ser definida por três parâmetros: Intensidade mede a luminância (intensidade luminosa). Brilho da cor. Tonalidade cromática caracteriza o comprimento de onda dominante de sua cor, sendo também chamado de matiz. Percepção à cor. Saturação mede a pureza da cor. Quantidade da cor. Mais cor, menos cinza (maior valor de saturação). Menor cor, mais cinza (menor valor de saturação). 4

Visão Humana Sistema complexo O olho é o órgão sensorial captura a energia luminosa e a converte em sinais elétricos que são transmitidos para o cérebro para processamento e formação das imagens também realiza as funções ópticas (i.e. focalização e controle da intensidade luminosa) que resultam no ato de ver ou enxergar dos seres humanos 5

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Corte com os principais elementos do olho humano (CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008) 6

O olho é quase uma esfera composta pela : retina, que é o tecido nervoso que recebe os raios luminosos e os converte em sinais elétricos para o processamento visual coróide, que é responsável pela sua nutrição do olho e pela córnea córnea, que é formada por um tecido transparente que permite a passagem dos raios luminosos para a retina na formação da imagem. Visão Humana 7

O olho é quase uma esfera composta pela : Íris - uma membrana que regula a quantidade de luz que passa pelo seu orifício central, que é a pupila. A íris aumenta (i.e. dilatação) ou diminui (i.e. constrição) a área da pupila para controlar a intensidade de luz. Esse mecanismo de defesa foi sendo aperfeiçoado com a evolução do homem. Logo atrás da íris se encontra o cristalino, que atua como uma lente para focalização da imagem. Foco - processo chamado de acomodação Visão Humana 8

Visão Humana Variações de foco no globo ocular (CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008) Hipermetropia dificuldade em enxergar perto Miopia dificuldade em enxergar longe 9

Visão Humana A forma mais comum de deficiência da visão colorida é chamada de daltonismo (John Dalton - químico). Atinge cerca de 8% dos homens e 0,5% das mulheres Tricromata exergam todas as cores (azul, vermelho e verde), mas utilizam proporções diferentes de tonalidades mais leve e mais comum. Dicromata possuem dificuldade em identificar as cores vermelha, verde ou azul. Mais comum, não distinguir o vermelho do verde. Alguns, confundem o azul e o amarelo. Monocromata enxergam tudo em preto e branco (escala de cinza). How many types of fruit is this man selling? But people with red/green color blindness usually have trouble seeing all the different fruits. They see something that can be simulated like this: http://www.vischeck.com/daltonize/ 10

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Ishihara Test 11

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Ishihara Test O daltônico não enxerga o número 2 12

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Ishihara Test O daltônico não enxerga o número 3 14

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Ishihara Test O daltônico não enxerga o número 74, pode enxergar o número 21 16

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Adaptação 17

Retina Visão Humana Localiza-se na porção posterior do globo ocular Através dos cones e bastonetes, a imagem é convertida em sinais nervosos que serão transmitidos para o cérebro pelo nervo óptico A imagem formada na retina é invertida e isso é uma característica congênita Representação gráfica do olho focalizando uma árvore (GONZALEZ e WOODS, 2010) 18

Visão Humana Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com É possível calcular o tamanho da imagem projetada na retina (x), caso sejam conhecidas o tamanho (h) e a distância (d) do objeto focado e ainda a distância do centro do cristalino até a retina do globo ocular (D) h d = x D 15 100 = x 17 x = 2,55 mm 19

Visão Humana Uma câmera fotográfica possui funcionalidades similares às do olho humano, no qual: a retina é o filme que registra a imagem; o cristalino é o conjunto de lentes (i.e. objetiva da câmera); a sua acomodação ou modificação, pode ser considerado o foco; e a íris é o diafragma que controla a quantidade de luz que entra no sistema óptico 20

Visão Humana No olho humano, a distância (D) entre a lente (i.e. cristalino) e o plano da imagem (i.e. retina) é fixa. Sendo assim, a focalização de uma imagem na retina é obtida variando a forma do cristalino (i.e. dilatação e constrição). Por outro lado, nas câmeras fotográficas, a focalização de uma imagem é obtida variando-se a distância entre a lente que é fixa e a imagem. 21

Descrição da Luz O que vemos como cores em uma luz, são na verdade, diferenças de comprimento de onda. O ser humano é capaz de visualizar só um subconjunto do espectro de luz solar: desde 380 nanômetros (violeta) a 780 nanômetros (vermelho). O olho humano está adaptado para captar os diferentes comprimentos de onda e interpretá-los de maneira tal que possamos distinguir cores e tons. O olho humano pode distinguir aproximadamente entre 7 e 10 milhões de cores.

Sistema de Cores Primárias As cores primárias são as cores que podem ser usadas para produzir outras cores As cores podem ser produzidas a partir de uma combinação das primárias, ou então, da composição de suas combinações. Grande parte das cores pode ser produzida a partir de três primárias escolhidas das extremidades ao centro do espectro de luzes visíveis, como por exemplo, vermelha, verde e azul (RGB) A razão pelo qual se usam três primárias é pelo fato do olho humano possui três tipos de sensores coloridos diferentes. São chamados de fotopigmentos azul, vermelho e verde (tricromata). 23

Sistema de Cores Primárias Um sistema de cores é um modelo que explica as propriedades ou o comportamento das cores num contexto particular. Não existe um sistema que explique todos os aspectos relacionados à cor. Por isso, são utilizados sistemas diferentes. RGB, HSV (hue, saturation e value matiz, saturação e brilho) e HLS (hue, lightness e saturation matiz, luminosidade e saturação) O universo de cores pode ser reproduzido por um sistema chamado espaço de cores (color space ou color gamut) 24

Sistema de Cores Aditivas É o sistema usado nos monitores de vídeo e televisão A cor é gerada pela mistura de vários comprimentos de onda luminosa provocando uma sensação de cor quando atinge e sensibiliza o olho. As cores primárias aditivas do sistema RGB são: vermelho, verde e azul Preto gerado pela ausência de qualquer cor. Branco mistura de todas elas (adição de todas elas Sistema de Cores Aditiva). Quantidade máxima de vermelho, verde e azul. 25

Sistema de Cores Aditivas As cores primárias aditivas do sistema RGB são: vermelho, verde e azul Preto gerado pela ausência de qualquer cor. Branco mistura de todas elas. Quantidade máxima de vermelho, verde e azul. amarelo vermelho verde magenta ciano azul 26

Sistema de Cores Aditivas Em uma imagem colorida, a representação da cor C de cada pixel da imagem pode ser obtida matematicamente por: C = r. R + g. G + b. B Onde R, G e B são as três cores primárias e r, g e b são os coeficientes de mistura correspondentes a cada uma das intensidades associadas a cada um dos canais RGB. Esses coeficientes podem ser números reais ou inteiros. Reais mais utilizada para transformação entre espaços de cor, ou consultas em tabelas Inteiros utilizada nas aquisições de imagens digitais e em sua armazenagem na forma de arquivos de imagens 27

Sistemas de Cores Subtrativas É o processo usado nas impressoras e pinturas Uma pintura é diferente de um monitor que, por ser uma fonte de luz, pode criar cores. As cores primárias do sistema CMY para objetos sem luz própria são: ciano, magenta e amarelo. São cores primárias subtrativas, ou cores secundárias (sistema de cores aditivas) Quando a luz branca atinge um objeto, ela é parcialmente absorvida. A parte que não é absorvida é refletida e, eventualmente, atinge o olho humano, determinando a cor do objeto. O processo subtrativo altera a cor através de uma diminuição (da luz incidente) dos comprimentos que são absorvidos. 28

Sistemas de Cores Subtrativas As cores primárias do sistema CMY para objetos sem luz própria são: ciano, magenta e amarelo. vermelho magenta amarelo azul verde ciano 29

Sistemas de Cores Subtrativas O sistema subtrativo leva esse nome tendo em vista que a mistura de suas cores primárias tendem ao preto, ou seja, ausência de luz. No processo subtrativo, o branco corresponde à ausência de qualquer cor e o preto é a presença de todas. Neste processo uma cor é vista como: Ciano soma das cores aditivas verde e azul. Magenta soma das cores aditivas vermelho e azul. Amarelo soma das cores aditivas verde e vermelho. magenta vermelho amarelo azul verde ciano 30

Sistemas de Cores Subtrativas Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com É possível ainda obter cores secundárias pela combinação das primárias duas a duas em proporções iguais. vermelho magenta amarelo azul verde ciano As cores terciárias podem ser obtidas pela combinação de duas primárias em proporções diferentes. 31

Modelos de Cor Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com RGB - Red, Green e Blue CMYK - Cyan, Magenta, Yellow e Black Key HSV - Hue (matiz/tonalidade), saturation (saturação) e value (valor/brilho) HSL - Hue (matiz/tonalidade), saturation (saturação) e lightness (luminância ou intensidade) 32

Modelo RGB Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Possui como primárias as cores aditivas vermelha (Red), verde (Green) e azul (Blue). Baseia-se na sensibilidade do olho e usa um sistema de coordenadas cartesianas R, G e B, cujo subespaço de interesse é um cubo unitário. 33

Modelo RGB Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com A diagonal principal do cubo que vai do preto ao branco, possui quantidade iguais de cores primárias e representa a escala de cinza Cada ponto dentro dos limites do cubo, pode ser representado por (R,G,B), onde os valores de R, G e B variam entre zero e um valor máximo (255). A resposta do olho aos estímulos espectrais não é linear, por isso, algumas cores não podem ser reproduzidas pela sobreposição das três primárias. 34

Modelo CMYK Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Modelo complementar ao RGB Destinado a produtos e dispositivos não emissores de luz tais como impressoras Emprega as cores complementares Ciano (C), Magenta (M), Amarelo (Y) e Preto (K - Black Key). Atuam na luz incidente subtraindo desta as componentes RGB (Sistema Subtrativo) Conhecido como modelo subtrativo onde, além das subtrações efetuadas pelo ciano, magenta e amarelo, tem-se o preto que subtrai todos as componentes. RGB e CMYK não produzem os mesmos resultados visuais. Não existe transposição exata e precisa de cores entre esses modelos. RGB/CMYK é o modelo de cores mais popular para processamento digital de imagens 35

Uso de Cores nas Imagens Prof. André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com Permite Mostrar as coisas conforme são vistas na natureza Representar associações simbólicas Chamar e direcionar a atenção Enfatizar alguns aspectos sociais Determinar um estado de espírito Tornar uma imagem mais fácil de ser memorizada Cautela no uso Pode interferir na legibilidade da imagem Seleção de cores deve ser realizado de modo a evitar a fadiga nos olhos do usuário, nem deixa-lo confuso Cultura - branco no Ocidente representa pureza e alegria. No Oriente, é a cor da morte e da dor. 36

Referências AZEVEDO, E. CONCI, A. Computação Gráfica: Teoria e Prática. Rio de Janeiro, Editora Campus, 2003. v. 1. CONCI, A.; AZEVEDO, E.; LETA, F. R. Computação Gráfica: Teoria e Prática. Rio de Janeiro, Editora Campus, 2008. v. 2. GONZALEZ, R. C.; WOODS, R. E. Processamento digital de imagens. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010. Material Prof. Sheila Cáceres - UNIP 37