aula 2 resposta humana à luz

Aula 2Resposta humana à luz

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOUNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIACURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO

DAU802 – ILUMINAÇÃO NATURAL NO AMBIENTE CONSTRUÍDO

DAU 808 ILUMINAÇÃO NATURAL NO AMBIENTE CONSTRUÍDOPROFA GIANE DE CAMPOS GRIGOLETTI

Percepção da luz

A capacidade do olho humano diz respeito a:sensibilidadeseletividade

eficácia luminosa espectralacomodaçãoadaptação

persistência visualcampo visual

acuidade visualsensibilidade ao contraste


Sensibilidade

380 nm a 780 nm


Sensibilidade

• Maior sensibilidade para 550 nm (amarelo esverdeado)

• Menor sensibilidade para 380 nm e 780 nm (violeta e roxo)


Seletividade


Seletividade

Cores puras e matizes intermediários e seus respectivos comprimentos de onda

Cor pura Comprimento onda (nm) Cor intermediária Comprimento

onda (nm)Roxo 631 Roxo 760 a 630

Alaranjado 618 Alaranjado 630 a 590Amarelo 582 Amarelo 590 a 550Verde 531 Verde 550 a 490Azul 478 Azul 490 a 450

Violeta 430 Violeta 450 a 380


Eficácia luminosa espectralDependendo do grau de luminosidade, a retina é mais ou menos

sensível a determinadas cores de luz:

verde

azul


Eficácia luminosa espectral

A alternância entre alta e baixa iluminação faz com que o olho use

alternadamente cones e bastonetes, o que causa fadiga visual.


Acomodação• O olho se ajusta a diferentes distâncias dos

objetos através dos seguintes mecanismos:

contração ou distenção dos músculos ciliares

curvatura do cristalino

Quanto mais distante o objeto menor a visibilidade



Acomodação

A visibilidade pode ser melhorada com a distância do objeto através do aumento da iluminância E (lux):

Iluminância (lux) Distância do objeto (cm)

10 3520 4050 45

100 48200 52500 59

1000 63


Adaptação

O olho ajusta-se a diferentes luminâncias dos objetos através da abertura e fechamento da

pupila:

0,001 cd/m2 – bastonetes começam a operar – pupila totalmente aberta

3 cd/m2 – cones começam a operar

1.000 cd/m2 – a pupila fecha ao seu mínimo

Para o olho acomodar-se à escuridão são necessários cerca de 30 minutos,

para acomodar-se à luz, cerca de 3 minutos.

Para o olho acomodar-se à escuridão são necessários cerca de 30 minutos,

para acomodar-se à luz, cerca de 3 minutos.


AdaptaçãoIluminâncias para as quais o olho é capaz de se adaptar:

Iluminância (lux)Fontes de iluminação

Céu sem nuvens no verão

100.000

Céu encoberto no verão

20.000

Plano de trabalho em sala com iluminação natural

1.000

Iluminação pública 20 a 40

Noite de luz cheia 0,25

Iluminância (lx)

Persistência visual

• Natureza química da sensibilização do olho• Tendência em manter a imagem formada

durante algum tempo na retina• Depende do tempo de exposição do objeto e de

sua luminância (cinema)• Efeito estroboscópico – fonte de luz

intermitente com frequência igual à da rotação do objeto


Campo visual



Campo visualA retina possui zonas concêntricas de

sensibilidade

Campo visual central – centro da atenção - 2 - máxima visão

Zona da tarefa visual – 8 na vertical e 10 na horizontal

Entorno ou campo visual periférico – sem necessidade de movimentação dos olhos - 18 na vertical e 22 na

horizontal

Limite da zona de visão – poucos cones, logo percepção de cores pouco detalhada – cerca de 90

Ponto cego – ligação do nervo óptico

Acuidade visual• Capacidade de ver distintamente detalhes em objetos ou

superfícies• Visão normal – distinção de detalhes subentendidos em

um ângulo de 0,5 minutos

Acuidade visual depende:

idade

iluminação do objeto

tempo de exposição do objeto à vista

luminância do fundo

Acuidade visual

Pode ser expressa numericamente através da seguinte expressão:

a =

1

é o ângulo subtendido pelo menor detalhe que a pessoa é capaz de perceber expresso em minutos

Exemplo de aplicação• Tamanho de letras de um cartaz que deve ser lido a 1km

de distância por uma pessoa com acuidade visual de 2.

2 =

2 = 1

c x

= 0,5 min ×

= 0,000145 radianos

180× 60

0,0001452 =

x

1.000

x = 14,5cm

Sensibilidade ao contraste

Capacidade do olho em discernir luminâncias

Dependendo da proximidade das luminâncias entre superfícies próximas o olho terá maior ou menor

capacidade de discerni-las

Quanto menor o contraste, mais difícil se torna a leitura. O olho se adapta a uma

luminosidade média.


Maior contraste:

Menor contraste:

Letras pretas sobre papel branco

Letras verdes sobre papel azul

Sensibilidade ao contrasteEm situações de baixo contraste é necessário

aumentar o nível de iluminância cedida à tarefa visual

Dia perfeitamente claro – distinguimos uma diferença de luminâncias menor do que 1%

Exemplo: máquina de costura

Condições de iluminação pobre – temos dificuldade em distinguir superfícies com até

10% de diferença de luminâncias



Sensibilidade ao contrasteExistem valores mínimos de iluminância em função do

tamanho do detalhe do objeto e a distância do mesmo ao olho

Valores mínimos de iluminância (lux) em função do tamanho do detalhe do objeto da tarefa visual e a distância do objeto ao olho

Detalhe da tarefa visual

D/d contrastefaixa baixo médio alto

Minúsculo 3.200 – 4.200 20.000 5.000 2.000Muito pequeno 2.450 – 3.200 10.000 3.000 1.000Pequeno 1.900 – 2.450 5.000 1.500 500Quase pequeno 1.500 – 1.900 2.000 700 200Médio 1.150 – 1.500 1.000 300 100Grande 850 – 1.150 500 150 50D distância do objeto ao olho (distância habitual da visão)d tamanho do detalhe do objeto


Valores qualitativos do contraste em função da relação entre maior e menor luminância

C =L2

L2 – L1x 100%

L1 é a menor luminância e L2 é a maior luminância

contraste baixo médio alto

C (%) Abaixo de 40 40 a 70 Acima de 70


Existe uma luminância ideal entre a tarefa visual e o seu entorno imediato:

3 : 1 – objeto e superfície de trabalho

10 : 1 – superfície de trabalho e entorno imediato (30)

20 : 1 – fonte de luz e fundo (90)

40 : 1 – máxima diferença no campo visual total (120)


Saturação

Luminância média do campo de visão é igual ou maior a 25.000 cd/m2


Pode ocorrer devido a três situações básicas, sendo então chamada de relativa, absoluta e de adaptação

Saturação • Relativa – contrastes altos entre as superfícies do

campo visual, não impede o desenvolvimento da tarefa visual (ambiente geral escuro e brilho de uma janela ensolarada).

• Absoluta – brilho da fonte é muito alto, impedindo o desenvolvimento da tarefa visual (visão direta do sol), impede o desenvolvimento da tarefa visual.

• De adaptação – não houve tempo para o olho acostumar-se a luminâncias diferentes (entrar em um ambiente muito iluminado saindo de um muito escuro)

Saturação relativa

Saturação absoluta

Conceitos gerais aplicados ao projeto luminotécnico

Tarefa visual

Desempenho visual

Eficiência visual


Tarefa visual

Qualquer atividade que exija o uso da visão

A tarefa visual depende:

• tamanho do detalhe a ser distinguido• luminância e cor do detalhe• luminância de adaptação (luminância média no campo de visão)• contraste de luminância e cor entre detalhe e seu entorno• tempo de observação necessário• capacidade do sistema visual• forma do detalhe e semelhança do detalhe com seu entorno• conhecimento antecipado do momento em que o detalhe aparecerá no campo

visual• posição do detalhe no campo visual e conhecimento antecipado daquele• tempo durante o qual a tarefa é feita sem interrupção• velocidade e cuidado requeridos durante a realização da tarefa

Desempenho visual

Número de detalhes que o indivíduo percebe em determinado tempo

O tempo necessário para perceber um detalhe decresce com o aumento da iluminância


Eficiência visual

Reúne os conceitos:

sensibilidade ao contraste

acuidade visual

desempenho visual


Projeto de iluminação

• Problema da iluminação natural:– Iluminação suficiente para desenvolver a tarefa

visual– Ambiente visual agradável

Quantidade e qualidade

Existe um nível cômodo de iluminação relacionado com a natureza da tarefa visual, nem mais nem menos

Quantidade

• É expresso em níveis de iluminâncias (lux) necessários para desenvolver determinada tarefa visual

• No Brasil, a NBR5413 recomenda níveis de iluminância mínimos de acordo com a tarefa visual


Quantidade • Fator de Luz do Dia DF(daylight factor) - razão

entre a iluminância EP num ponto - localizado

num plano horizontal interno, devido à luz recebida direta ou indiretamente da abóbada celeste, com uma distribuição de luminâncias assumida ou conhecida - e a iluminância simultânea EE

num plano externo horizontal, devida à uma abóbada celeste desobstruída (NBR 15215 – parte 3)


Quantidade

DF = EP

EE

× 100 %

DF – Fator de Luz do Dia em percentagemEP – iluminância disponível no ponto P interiro em luxEE – iluminância disponível no exterior para um céu livre de obstruções em lux


Qualidade

• É expresso pelo índice de ofuscamento e está relacionado aos diferentes brilhos percebidos no campo visual


Ofuscamento

• Segundo a NBR5461 de 1991, ofuscamento é a condição da visão na qual há desconforto ou redução da capacidade de distinguir detalhes ou objetos devido à uma distribuição desfavorável das luminâncias ou à contraste excessivo.


Ofuscamento

• Ofuscamento direto – provocado por uma fonte de luz própria (lâmpadas, luminárias, céu, janela)

• Ofuscamento indireto ou por reflexão – provocado por reflexões em superfícies semidifusas ou especulares (reflexão velante)


Tipos de ofuscamento

• Ofuscamento desconfortável – perturba a visão sem necessariamente prejudicar a visão dos objetos da tarefa visual

• Ofuscamento perturbador – enfraquece a visão dos objetos sem necessariamente causar desconforto visual


Índice de ofuscamento

• É uma expressão que reúne as variáveis que provocam o ofuscamento (brilho da fonte, ângulo sólido subentendido pela fonte e o olho, posição relativa da fonte em relação ao olho, luminância média do ambiente, entre outros)

• Essas variáveis são combinadas em um número que dá o grau de ofuscamento presente no campo visual


Índice de ofuscamento

• Existem várias expressões empíricas que permitem calcular o índice de ofuscamento, seja de uma janela (luz natural) ou de luminárias e lâmpadas (luz artificial) puntuais ou não.


Índice de ofuscamentoDGI (daylight glare index) UGR (unified glare index)

critério DGI UGR

desconforto intolerável intolerável 28 28

quase intolerável

28 28

desconfortável desconfortável 26 25

quase desconfortável

24 22

conforto aceitável tolerável 22 19

aceitável 20 16

confortável perceptível 18 13

pouco perceptível

16 10

Ofuscamento De modo geral:

• Quanto mais afastada está a fonte do ofuscamento do centro da visão, menor é o índice • Quanto maior for a superfície da fonte que gera o ofuscamento

maior será o índice• Quanto maior for o brilho do ambiente em geral, menor será o

ofuscamento• Ofuscamento causado por uma fonte localizada abaixo da linha

de visão incomoda mais do que se a fonte estivessa acima• A tolerância ao ofuscamento por uma fonte de luz natural é

maior do que uma fonte de luz artificial comparável a primeira


Ofuscamento Contraste ou saturação

•Contraste – quando a proporção entre superfícies do campo visual seja superior a 10:1• Saturação - excesso de luz no campo visual

(superior a 25.000 cd/m2)

Efeito importante quando produzido por pisos polidos, equipamentos com acabamento brilhante, etc.


Iluminação artificialContrastes indesejáveis

Iluminação artificialsaturação

Contraste indesejável

saturação

Iluminação ntural

Reflexos indesejáveis

Excesso de luz

O ofuscamento pode ser deliberado

Ofuscamento

Depende de:

luminância da fonteluminância do fundo

tamanho relativo da fonteposição relativa da fonte

número de fontes

Ofuscamento

•Como reduzir ou evitar o ofuscamento

• reduzir a luminância da fonte• elementos que controlem a intensidade ou

distribuição da luz• posicionar fonte de luz fora do ângulo de

visãoeliminar reflexões indesejáveis • aumentar a luminância do entorno até um

máximo aceitável

Ofuscamento

Evitar a posição do usuário na região entre 45graus e o ângulo (ângulo limite dentro do qual o usuário “vê” a fonte de luz)É importante que as luminárias possuam elementos que impeçam a visão direta da fonte de luz no campo visual do observador (difusores, aletas, etc.)Porém, qualquer elemento de suavização adotado irá diminuir a intensidade de luz disponível comparando-se com a fonte de luz nuaDentro do ângulo de 45graus, ocorrerá o ofuscamento indireto, por reflexão da luz na superfície horizontal de trabalho em direção aos olhos do observador

Pode-se conseguir melhor iluminação apenas deslocando

a luminária original

Situação ideal, com a fonte de luz dirigida

preferencialmente ao plano de leitura

Situação desfavorável para leitura, onde a luz não está direcionada sobre a área de

leitura

Sombras

Permitem a percepção de objetos e texturas.Podem ser desejáveis ou não.

Para tarefas como escrita e leitura, são indesejáveis.

Luz vinda de cima em analogia com a luz natural.

Sombras

Anomalias da visão Capacidade de acomodação do olho diminui

com a idade

Presbiopia – endurecimento do cristalinoPerda da capacidade de ajustamento da pupila

Perda da transparência da córneaDecaimento na transmissão de impulsos nervosos ao

cérebro

Portanto, níveis de iluminância maiores são exigidos

Anomalias da visão Miopia

visão curta – alongamento do globo ocularimagem se forma antes da retina

correção com lentes côncavas

Hipermetropiavisão distante – encurtamento do globo ocular

imagem se forma depois da retinacorreção com lentes convexas

Astigmatismoraio de curvatura da córnea e do cristalino são diferentes

para diferentes planos que contém o eixo visual do olhoimagem fica distorcida

correção com lentes de diferentes curvaturas conforme curvatura da córnea e cristalino

Objetos, superfícies e cores

tato, paladarmentalização espacial

acúmulo de experiênciascomparação interpretação

Exemplos:objetos vistos de frente ou em perspectiva

Objetos, superfícies e cores Percepção tridimensional:

- luz, sombra e direção usual da luz- falta de luz coerente pode causar desorientação e

criar um sentimento geral de inquietação

Percepção de superfícies:- uma mesma superfície com diferentes luminâncias

é interpretada pelo cérebro como únicaPercepção da cor:

- na composição espectral da fonte de luz podem alterar a aparência da cor dos objetos

- o cérebro interpreta como sendo o mesmo objeto mas somente se houver referências que permitam esta interpretação

Fonte: http://wiki.stoa.usp.br

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