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Teoria de Cor - Colorimetria

Apresentador: Augusto Luiz Fatarelli

Title: Sr. Applications Specialist

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Para perguntar ao vivo neste webinar:

Colorimetria

O que é Cor?

O que é a Cor?

• É uma percepção visual que não se pode definir nem medir, por tanto é uma propriedade SUBJETIVA.

• É uma sensação que depende do observador.

• É a interpretação que nosso cerebro faz do resultado da interação entre um objeto e a luz que o ilumina.

Influências em nossa percepção

• Cores circundantes

• Imediatismo

• Iluminação

• Experiência

• Expectativa

• Fatores genéticos

• Idade

• Hábitos

• Doenças, Drogas

• Altitude

• Exposição Química

• Poluição Sonora

6

Contraste Simultâneo

Será que cada círculo tem a mesma cor?

Assimilação, Indução.

Quantas cores aparecem naimagem?

Aparentemente, hádois vermelhos e dois verdes.

Fisicamente, háum vermelho e um verde.

Adaptação Cromática

Os efeitos da adaptação cromáticapelo nosso sistemavisual podem serexperimentadosfocando no pontobranco central.

Adaptação Visual

Olhe fixamentepara o ponto pretocentral.

A imagemrecuperou as cores?

A cor e seuscomponentes

12

A Cor depende de 3 Fatores:

Mude qualquer um deles e a cor mudará

Luz Objeto Observador

LUZ

Nossos olhos detectam só uma pequena porção do espectro eletromagnético.

Luz é Energia!

Calor (IR)UV TV & RadioRaios Cósmicos

Raio X Microonda

Luz Visível

A radiação que nós podemos ver é chamada de LUZ.

Radiação Eletromagnética

VISÍVEL

Color Theory Fundamentals – Chapter 3: Light

Os comprimentos de onda da luz visível são

medidas por nanômetros.

400 nm 700 nm

Luz é Energia

400 nm

700 nm

A maior parte das fontes de luz, contém diferentes

quantidades de luz de diferentes comprimentos de

onda.

Luz é Energia

Azul

450-500Verde

500-570

Amarelo

570-590

Laranja

590-610Vermelho

610-750

Fontes de Luz

700 nm400 nm

700 nm400 nm

As Fontes de Luz produzem energía em longitudes de onda diferentes

700 nm400 nm

Temperatura de Cor. O que significa D65 ?

•Devido a que os objetos aquecidos emitem luz, a cor de uma fonte de luz pode ser descrita a grosso modo, poruma temperatura. Teoria do Corpo Negro.

•Esta temperatura absoluta é expressa em Kelvin (K).

Teoria do Corpo Preto

•Imagine um objeto que não reflete luz.

bloco de

carvãoorifício

•A medida que este objeto é aquecido, começa a emitir luz . . .

Teoria do Corpo Negro

. . .no começo a luz é avermelhada. . .

Teoria do Corpo Negro

. . .depois amarela . . .

Teoria do Corpo Negro

. . . depois branca . . .

Teoria do Corpo Negro

. . . e depois azul.

Teoria do Corpo Negro

Temperatura de Cor

8000K3000K 5000K1000K

•A cor da luz emitida, só depende da temperatura do corpo negro.

•Os gráficos mostram as cores de luz emitidas por um corpo

negro em diferentes temperaturas.

Comp. de Onda

Energia

20,000K

10,000K

3000K

2000K

1000K

500K

Energia

Temperatura de Cor

Iluminantes C.I.E. Padrão

0

50

100

150

200

250

D65

A

400 nm 700 nm560 nm

A. Aquecida a 2856 K, lâmpada de tungstênio, amplamente usada em colorimetria.

D65. Luz do dia a 6500 K, amplamente usada em colorimetria e cabinesde luz.

CWF. Blanca Fluorescente Fria.

D50. Luz do dia a 5000 K, usada em Artes Gráficas.

D75. Luz do dia a 7500 K, usada em cabines de luz para automóveis, algodão e outras indústrias.

A

Temperatura de Cor

Fontes de Luz vs. Iluminantes

•Uma FONTE DE LUZ é um objeto físico capaz de produzirluz = lâmpada .

•Um ILUMINANTE é um conjunto de números padrões que podem ou não representar exatamente uma fonte de luz física = curva de distribuição de energia. .

Objeto

Diferentes Objetos têm cores diferentes

Como os materiais modificam a luz?

EspecularDifusa

reflection

Especularregular

reflection

ReflexãoInterna Absorção

scattering

Transmissão

Refração

Interação Luz / ObjetoEsta maçã absorve a maior parte do violeta ao verde, e reflete a

maior parte de laranja e vermelho.

400nm 700nm

%R

Curvas Espectrais

Nós vemos a luz refletida de diferentes comprimentos de onda.

100%

Dados Espectrais

Nós medimos a porcentagem de luz refletida pelo objeto em

diferentes comprimentos de onda.

400nm 700nm

%R

• As curvas espectrais são unicas

• Cores diferentes têm curvas espectrais diferentes.

• As cores podem ser identificadas mediante suas curvas espectrais.

100%

Curvas Espectrais

Amarelo

Laranja

Vermelho

Verde

Azul

Violeta

Branco, Cinza e Preto

0

25

50

75

100

%R mais alta corresponde a objetos “mais claros”

400 nm 700 nm

%R

Um branco teórico reflete toda a luz visível igualmente.

Um preto teórico absorve toda a luz visível igualmente

Cinzas neutros resultam da mistura igualitária reflexão e

absorção

0

25

50

75

100

Seis Concentrações de Phthalo BlueCada curva espectral mostra o formato característico deste pigmento

400 nm 700 nm

%R

Um objeto aparenta azul porque

verde, amarelo e vermelho são

absorvidos.

Cinco concentrações de amarelo

0

25

50

75

100

400 nm 700 nm

%R

Uma amostra amarela absorve principalmente na região

violeta-azul do espectro

Observador

O Olho Humano

O OBSERVADOR PADRÃO CIE

•Não existe um observador “padrão”

•Os experimentos de 1931 e 1964

•Grupos de 15 a 20 pessoas

Observador Padrão 10 grados CIE 1964

O Experimento do Observador Padrão

O esquema do experimento:

Canhões de luz vermelho, verde e

amarelo com ajuste de instensidade

r = ??

g = ??

b = ??

O Experimento do Observador Padrão

Os ajustes de intensidade

O objetivo: igualar à cor projetada.

O OBSERVADOR PADRÃO CIE

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

B

G

R

Transformando de rgb a xyz

•Eliminação nas equações dos valores negativos.

•Seleção de um novo sistema de primários imaginários (x, y, z)

•“y” é designado para representar a resposta total do olho-cérebro à claridade.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

xy

z

Para evitar a “inconveniência” de calcular com

quantidades negativas ... os valores rgb foram

“normalizados”.

A Transformação: rgb xyz

x = resposta sensível ao vermelho

z = resposta sensível ao azul

y = fator de luminosidade

X = 84.2

Y = 49.6

Z = 1.9

X = 58.1

Y = 36.0

Z = 5.9

Valores Tristímulos CIE

AD65

x

x

x

x

x

x

=

=

=

X =

58.1

Y

36.0

Z

5.9

Percepção da Cor

=& &

D65

VALORES TRISTÍMULOS CIE X,Y,Z

•Baseado em dados rgb, os valores XYZ podem ser pensados como umareceita para uma percepção particular.

•Os valores X, Y e Z são números que descrevem a quantidade de “vermelho”, “verde” e “azul” refletida por um objeto, sob condições de iluminante e observador definidos. Estes valores podem variar entre 0 e 100, do preto ao branco.

•Os valores Tristímulos CIE X, Y e Z, formam a base da maioria das normasbaseadas no CIE.

CIE LabCIE = Commision Internacional d’Eclairage

(Comissão Internacional de Iluminação)

Sistema derivado matematicamente dos Valores X, Y e Z.

Equações CIELAB

L*, Claridade

L* = 116 (Y/Yn)1/3 - 16

Yn = Valor Tristímulo do

BrancoVálido para Y/Yn ≥ 0.01

L* = 0 = Preto

L* = 100 = Branco

+ L*

L*

Equações CIELAB

a*, Vermelho / Verde

a* = 500 (X/Xn)1/3 - 500 (Y/Yn)1/3

Válido para X/Xn & Y/Yn ≥ 0.01

- a* + a*0

+ a*- a*

Equações CIELAB

b*, Amarelo / Azul

b* = 200 (Y/Yn)1/3 - 200 (Z/Zn)1/3

Válido para Z/Zn & Y/Yn ≥ 0.01

- b*

+ b*

0

Saturação

Três Dimensões da Cor:Tonalidade, Saturação e Luminosidade

Luminosidade

Tom

CIE L*a*b* - ÂNGULO DO TOM

h é o ângulo métrico do tom da cor

0o a 360o ao redor do plano a*b*

vermelho a 0o

amarelo a 90o

verde a 180o

azul a 270o

h = tan-1 (b*/a*)

+a*-a*

+b*

-b*

R

YR

G

B

P

h (ângulo do tom)

CIE L*a*b* - SATURAÇÃOC* é a saturação da cor

C* é a distância do centro do

plano a*b* até a cor

C* = (a*2 + b*2)1/2

Aumento da

Saturação

Círculos com a

mesma saturação

+a*-a*

+b*

-b*

Definição de Lab / LCH

L* = Claridade

a* = Eixo Vermelho/Verde

b* = Eixo Amarelo/Azul

L* = Claridade (Lightness)

C* = Saturação (Chroma)

h* = Tom (Hue)

MESMA POSIÇÃO

NO ESPAÇO

O Espaço de Cor CIE L*a*b*

+a*-a*

-b*

+b*

L *

+L*

+h

C*

Diferenças de Cor CIELAB

+a* vermelho

L* escuro

- a* verde

+b* amarelo

L* claro

-b* azul

Diferenças de Cor CIELAB DL* Da* Db*

+a*

PAD

AM

+b* ∆L*

∆a*

∆b*

(vermelho)

(amarelo)

L

ΔE*

Diferenças de Cor CIELAB DL* DC* DH*

+a*

PAD

AM

+b* ∆L*

(vermelho)

(amarelo)

L

ΔE*

∆C*

∆H*

Diferenças de Cor CIELAB

Da* = a*(Amostra) – a*(Padrão)

Db* = b*(Amostra) – b*(Padrão)

DL* = L*(Amostra) – L*(Padrão)

+ = Avermelhado

- = Esverdeado

+ = Amarelado

- = Azulado

+ = Claro

- = Escuro

DE* = (DL2 + Da2 + Db2)1/2 = (DL2 + DC2 + DH2)1/2

• CIE DE* é a distância geométrica espacial entre amostra

e padrão

• DE* dá peso igual para cada dimensão da

percepção da cor

Observe estes pares … Qual a diferença?

80

DE* 5.00

DE* 5.00

Cores mais intensas

tem uma aceitabilidade

visual maior

CMCColour Measurement Commitee

Equação do Fator de TolerânciaCMC(l:c) DE

+

+

=

sH

dH

sC

dC

sL

dLdECMC

* 2* 2* 2

sL = 0.0409L*/(1+0.01765L*)

sC = 0.0638C*/(1+0.0131C*)+0.638

sH = sC(Tf+1-f)

Tf e f são fatores que dependem do tom

CMC baseou se num amplo estudo da aceitabilidade visual das diferenças de cor

em todas as regiões do espaço de cor.

SL

SH

SC

A Modificação CMC(l:c) do CIE DE*

O CMC (l:c) proporciona uma unidade de medição

para o volume de aceitação ao redor de uma cor

padrão.

Este volume toma a forma de um elipsóide cujos

semi-eixos são lSl, cSc e SH nas direções de

claridade, saturação e tom, respectivamente no

espaço de cor CIELAB

DEcmc (2:1)

O Sistema CMC

A chave do DE CMC é que os elipsóides de aceitabilidade variam em tamanho e forma dependendoda área do espaço de cor onde está o padrão.

a+a-

b-

b+

Força

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Força

• Uma fórmula de produção será confiável só se as materias primas usadas foremconsistentes de lote à lote.

• Para garantir materias primas consistentes é necessário avaliar cuidadosamente os aspectos: força do pigmento e sua cor em si.

• A avaliação de Força indica o quão forte ou fraco é o novo lote de pigmento, comparado como pigmento original.

• A avaliação da Cor confirma se existem diferenças nas características espectrais entre o Pigmento original e o atual.

87

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Força

• As diferenças na força podem ser controladas ajustando a concentração do pigmento na fórmula.

• Entretanto, se existem diferenças nas características espectrais da Cor, não estamos tratando do mesmo produto. Por tanto um ajuste na concentração do Pigmento não ira produzir a cor desejada.

90

Consistência da cor (Flare)

x

Metamerismo

Consistência de cor (Flare)Mudança de cor causada pela mudança do iluminante

(uma única amostra em diferentes iluminantes)

D65A

Metamerismo de Iluminante

Peças Iguais

na Loja

Diferentes

na luz do Sol

F11 D65

Metamerismo• Descreve a qualidade da formulação de cor

• Suas coordenadas de cor (ex: Lab ) serão próximas para um iluminante e distantes para outro.

•Dois objetos metaméricos terão curvas espectrais diferentes.

Metamerismo

Curvas Espectrais de uma Amostra metamérica:

Índices de Metamerismo

Um índice de metamerismo = valor numérico para umamudança esperada de cor, resultante da troca do iluminante.

Tolerâncias de Cores

O que são Tolerâncias?

“Tolerância é a conexão entre o que é tecnicamentepossível e o que o mercado demanda.”

"Tolerâncias não são universais, mas são componentes da relação cliente-fornecedor."

"Tolerâncias sempre requerem um método de medição queseja objetivo.“

As tolerâncias devem ser fixadas pelos clientes

•A comunicação, a concordância e a motivação sãonecessárias em ambas as partes.

•Funcionam muito melhor quando estão baseadas emexemplos históricos de material - aprovado/reprovado.

•Bom senso na determinação de tolerâncias para tiposespecíficos de materiais.

Formatos das Tolerância

a*

b*

L*a*b* Retangular

L* C* h secção cônica

DE* esférica

CMC(l:c) CIE94, BFD,

CIE2000 … elipsoidal

Os elipsóides de

discriminação visual

são diferentes em

cada posição do

espaço CIELAB

109

Percepção Visual

Método de Tolerância Concordância Visual

CIELab 75%

CIELCH 85%

CMC / CIE 94 95%

Acondicionamento

Sample 25°C/35%RH25°C/75%

RH

30°C/35%

RH

30°C/75%

RH

Vs. 21°C/65% RH Warm/Dry Warm/Humid Hot/Dry Hot/Humid

Burgundy 0.33 0.16 0.37 0.17

Cherry Red 0.32 0.13 0.88 0.25

Dark Orange 0.20 0.09 0.39 0.10

Light Orange 0.10 0.07 0.21 0.08

Dark Brown 0.22 0.06 0.22 0.12

Dark Green 0.26 0.12 0.28 0.11

Jade 0.13 0.07 0.05 0.09

Bright Blue 0.46 0.13 0.39 0.14

Dark Navy 0.12 0.13 0.21 0.18

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Duvidas?

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