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Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

[email protected]

Computação Gráfica

Prof. André Y. Kusumoto – [email protected]

• 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

Cores

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Cores

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A Noite Estrelada - Vincent van Gogh

Abaporu – Tarsila do AmaralA New Day 2001 – Romero Britto


• 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).

Cores

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• 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

Visão Humana


Visão Humana

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Corte com os principais elementos do olho humano (CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008)


Visão Humana

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.

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Visão Humana

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

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Visão Humana

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• Hipermetropia – dificuldade em enxergar perto

• Miopia – dificuldade em enxergar longe

Variações de foco no globo ocular (CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008)


Visão Humana

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• 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/


Visão Humana

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Ishihara Test


Visão Humana

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O daltônico não enxerga o número 2

Ishihara Test


Visão Humana

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Ishihara Test


Visão Humana

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O daltônico não enxerga o número 3

Ishihara Test


Visão Humana

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Ishihara Test


Visão Humana

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O daltônico não enxerga o número 74, pode

enxergar o número 21

Ishihara Test


Visão Humana

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Adaptação


Visão Humana

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Retina

• 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)


Visão Humana

• 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)

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ℎ

𝑑=𝑥

𝐷

15

100=

𝑥

17→ 𝑥 = 2,55 𝑚𝑚


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

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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.

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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.


• 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).

Sistema de Cores Primárias

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• 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)

Sistema de Cores Primárias

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• 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.

Sistema de Cores Aditivas

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• 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.


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vermelho verde

azul

magenta ciano

amarelo


• Em uma imagem colorida, a representação da cor C de cada pixel da

imagem pode ser obtida matematicamente por:

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


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𝐶 = r. R + g. G + b. B


• 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.

Sistemas de Cores Subtrativas

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• As cores primárias do sistema CMY para objetos sem luz

própria são: ciano, magenta e amarelo.


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magenta amarelo

ciano

azul verde

vermelho


• 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.


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magentaamarelo

ciano

azulverde

vermelho


• É possível ainda obter cores secundárias pela combinação das primárias

duas a duas em proporções iguais.

• As cores terciárias podem ser obtidas pela combinação de duas

primárias em proporções diferentes.


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magenta amarelo

ciano

azul verde

vermelho


Modelos de Cor

• 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)

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Modelo RGB

• 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.

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Modelo RGB

• 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.

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Modelo CMYK

• 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

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Uso de Cores nas Imagens

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.

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• 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

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Referências

processamento de imagens - ..: kusumoto :.. · •melhora a legibilidade da informação ... visão...

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