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Como definimos cores ‘precisas’?

2018/01/15

Como definimos cores ‘precisas’? Como poderíamos quantificar as cores de maneira ‘precisa’? Antes de entrar neste tópico, vamos falar um pouco mais sobre por que a quantificação de cores é importante para fotógrafos, designers, profissionais de imagem, pessoas em indústrias têxteis e muito mais.

Quando tentamos descrever uma cor, a maneira mais comum de fazer isso é se referir a um objeto com a cor em mente. Por exemplo, quando descrevemos a cor “vermelho”, as pessoas geralmente usam “maçã” para descrever “vermelho”. Mas de que tipo de maçã estamos falando? Estamos pensando na mesma maçã? Veja a Figura 1, há pelo menos sete diferentes tons de ‘vermelho’ entre diferentes variedades de maçã. Sem deixar de mencionar o último; nem é vermelho! Portanto, há discrepâncias quando usamos objetos para descrever cores. E precisamos encontrar uma maneira de reduzir as discrepâncias em uma comunicação.

Figura 1: Diferentes variedades de maçãs

Os humanos tendem a usar ‘números’ para expressar uma medida precisa. Por exemplo, usamos números para descrever comprimento, peso e etc. Portanto, precisamos de uma maneira de expressar cores em formas numéricas, de modo que poderíamos dizer que a cor A e a cor B são as mesmas porque elas têm os mesmos valores numéricos. Em 1913, a CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) definiu Valores dos componentes tricromáticos (valores XYZ) para quantificar as cores que os seres humanos podem perceber. Os valores XYZ são construídos pela multiplicação dos três atributos a seguir: a distribuição de potência espectral da fonte de luz, a refletância do objeto e as funções do Observador padrão para descrever as características do sistema visual humano. Como resultado, quando a cor A e a cor B tiverem os mesmos valores XYZ, poderíamos dizer que a cor A e a cor B têm a mesma aparência.

Figura 2: Fórmula para calcular valores XYZ

Outra vantagem de definir cores em valores numéricos é que podemos expressar cores facilmente em um diagrama com um sistema de coordenadas. E isso forma um espaço de cores. A figura 3 mostra o diagrama de cromaticidade xy da CIE de 1931, que representa todas as cores que os humanos podem perceber. No entanto, este diagrama não reflete verdadeiramente a sensibilidade do sistema visual humano. Pegue azul e verde, por exemplo. Os humanos são muito sensíveis ao azul e menos sensíveis ao verde: com um pouco mais de vermelho reconhecemos como roxo, e com um pouco de verde reconhecemos como ciano. Este fenômeno não é refletido na Figura 3, um diagrama de cromaticidade xy da CIE de 1931. Como resultado, em 1976, o diagrama de cromaticidade u’ v’ foi proposto para refletir a sensação do sistema visual humano.

Figura 3: Diagrama de cromaticidade xy da CIE de 1931

Figura 4: Diagrama de cromaticidade u’v’ da CIE de 1976

Agora, definimos um sistema para descrever cores em formato numérico.

A próxima pergunta é: como medimos cores?

Poderíamos usar uma régua para medir o comprimento e usar uma balança para medir o peso. Quando medimos cores, precisamos medir a luz primeiro. Medir a luz não é tão fácil quanto usar uma régua ou balança, mas existem instrumentos para ajudar. Por exemplo, poderíamos usar um espectroradiômetro para medir a distribuição de energia espectral da luz.

No entanto, esses instrumentos são volumosos e caros, e não são fáceis de transportar. Portanto, um dispositivo mais simplificado chamado ‘colorímetro’ foi desenvolvido. Um colorímetro mede a luz através de um conjunto de filtros XYZ, de modo que a velocidade é mais rápida que o espectroradiômetro, mas com menos precisão.

*Filtros XYZ: Filtros ópticos para imitar as características ópticas dos valores XYZ (valores dos componentes tricromáticos) em termos de transmitância por comprimento de onda.

Como dito anteriormente, quando temos um conjunto de valores XYZ com os mesmos números, podemos dizer que essas cores parecem iguais. Mas há ocasiões em que os valores XYZ não são os mesmos, mas eles ainda parecem muito semelhantes. Por exemplo, quando vemos uma luz brilhante em uma sala clara versus uma luz mais fraca em uma sala escura, os valores XYZ medidos não são os mesmos (devido a diferentes intensidades de luz), mas ainda percebemos a mesma cor de luz. Isto é devido à adaptação do nosso sistema visual. Outro cenário é comparar as cores em diferentes mídias. Por exemplo, um do monitor e um do papel impresso. Portanto, precisamos de outra métrica para quantificar esse fenômeno de adaptação. O espaço de cores L*a*b* (mostrado na Figura 5) foi então proposto e construído para este propósito de ‘padronização’. Ele define o nível mais claro de luz em uma cena ou uma mídia (por exemplo, papel) como 100, e normaliza todas as outras cores na cena ou mídia de acordo com a luz mais brilhante. Como resultado, agora podemos comparar a luz com diferentes intensidades ou cores de diferentes mídias.

Figura 5: Espaço de cores L*a*b*

Quando olhamos para duas cores semelhantes, mas levemente diferentes, nos perguntamos quão próximas essas cores estão? Sem usar valores numéricos para representar cores, poderíamos dizer “está próximo”. Mas quão perto? E qual é a definição de ‘perto’ já que a percepção das cores varia de pessoa para pessoa. Com o espaço de cores XYZ ou o espaço de cores L*a*b*, podemos quantificar a diferença entre as cores. Calculando a distância entre duas cores em um espaço de cor específico (geralmente usa-se o espaço de cores L*a*b*), é possível obter um valor de diferença. Esse valor de diferença é chamado de ‘Diferença de cores’. Nós geralmente usamos delta E* para designar ‘Diferença de cores’.

A versão mais simples da fórmula de diferença de cor é chamada de delta E* 76 (delta E*ab).

Uma fórmula mais complexa é usada na indústria têxtil e de artes gráficas. Foi anunciado em 1994, por isso é chamado de delta E* 94.

Em 2000, os pesquisadores desenvolveram uma nova versão da fórmula de diferença de cor para refletir verdadeiramente o que o sistema visual humano percebe. É chamado de delta E*2000 (delta E*00). Devido à grande quantidade de estudos para alcançar uma alta correlação entre os valores calculados e a percepção humana, o delta E*00 agora se tornou o Padrão internacional e é recomendado para ser usado em todo trabalho de pesquisa científica.

Como vimos nas fórmulas acima, são necessários dois conjuntos de valores L*a*b*. Se precisarmos avaliar a precisão de uma determinada cor, então um conjunto de valores L*a*b* medidos e um conjunto de valores L*a*b* definidos são necessários. Poderíamos obter os valores medidos usando os instrumentos mencionados anteriormente, mas como obtemos valores “definidos” ou ‘padrão’? Os valores “definidos” ou “padrão” podem ser obtidos usando gráficos padrão (Figura 6). Esses gráficos de cores definiram valores L*a*b* para todas as cores no gráfico, e cada gráfico é produzido com muito cuidado para atender à tolerância. Portanto, esses gráficos podem ser usados como referência, pois os valores não serão alterados.

Para julgar a precisão de uma cor, o delta E*00 é frequentemente usado. delta E*00 < 1.00 significa que não há diferença perceptível para especialistas ao comparar duas cores lado a lado. delta E*00 < 3.00 significa que não há diferença significativa para uma pessoa. (Os especialistas são profissionais da ciência da cor ou fotógrafos experientes, designers, profissionais de imagem, etc.)

Em resumo, aprendemos como usar números para definir cores e a razão por trás disso. Também identificamos as diferenças entre cada espaço de cor, como XYZ e L*a*b*. Por fim, aprendemos maneiras de medir cores e como definir as diferenças de cores. Usando valores delta E*00, podemos julgar se a cor é precisa ou não.

Figura 6-1: Gráfico X-rite Classic ColorChecker

Figura 6-2: Gráfico X-rite Digital ColorChecker SG

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