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Seminários Datacolor
Teoria de Cor - Colorimetria
Apresentador: Augusto Luiz Fatarelli
Title: Sr. Applications Specialist
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Colorimetria
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O que é Cor?
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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.
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Influências em nossa percepção
• Cores circundantes
• Imediatismo
• Iluminação
• Experiência
• Expectativa
• Fatores genéticos
• Idade
• Hábitos
• Doenças, Drogas
• Altitude
• Exposição Química
• Poluição Sonora
6
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Contraste Simultâneo
Será que cada círculo tem a mesma cor?
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Assimilação, Indução.
Quantas cores aparecem naimagem?
Aparentemente, hádois vermelhos e dois verdes.
Fisicamente, háum vermelho e um verde.
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Adaptação Cromática
Os efeitos da adaptação cromáticapelo nosso sistemavisual podem serexperimentadosfocando no pontobranco central.
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Adaptação Visual
Olhe fixamentepara o ponto pretocentral.
A imagemrecuperou as cores?
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A cor e seuscomponentes
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12
A Cor depende de 3 Fatores:
Mude qualquer um deles e a cor mudará
Luz Objeto Observador
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LUZ
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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.
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Radiação Eletromagnética
VISÍVEL
Color Theory Fundamentals – Chapter 3: Light
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Os comprimentos de onda da luz visível são
medidas por nanômetros.
400 nm 700 nm
Luz é Energia
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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
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Fontes de Luz
700 nm400 nm
700 nm400 nm
As Fontes de Luz produzem energía em longitudes de onda diferentes
700 nm400 nm
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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).
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Teoria do Corpo Preto
•Imagine um objeto que não reflete luz.
bloco de
carvãoorifício
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•A medida que este objeto é aquecido, começa a emitir luz . . .
Teoria do Corpo Negro
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. . .no começo a luz é avermelhada. . .
Teoria do Corpo Negro
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. . .depois amarela . . .
Teoria do Corpo Negro
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. . . depois branca . . .
Teoria do Corpo Negro
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. . . e depois azul.
Teoria do Corpo Negro
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Temperatura de Cor
8000K3000K 5000K1000K
•A cor da luz emitida, só depende da temperatura do corpo negro.
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•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
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Iluminantes C.I.E. Padrão
0
50
100
150
200
250
D65
A
400 nm 700 nm560 nm
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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
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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. .
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Objeto
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Diferentes Objetos têm cores diferentes
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Como os materiais modificam a luz?
EspecularDifusa
reflection
Especularregular
reflection
ReflexãoInterna Absorção
scattering
Transmissão
Refração
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Interação Luz / ObjetoEsta maçã absorve a maior parte do violeta ao verde, e reflete a
maior parte de laranja e vermelho.
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400nm 700nm
%R
Curvas Espectrais
Nós vemos a luz refletida de diferentes comprimentos de onda.
100%
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Dados Espectrais
Nós medimos a porcentagem de luz refletida pelo objeto em
diferentes comprimentos de onda.
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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
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Amarelo
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Laranja
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Vermelho
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Verde
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Azul
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Violeta
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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
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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.
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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
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Observador
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O OBSERVADOR PADRÃO CIE
•Não existe um observador “padrão”
•Os experimentos de 1931 e 1964
•Grupos de 15 a 20 pessoas
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Observador Padrão 10 grados CIE 1964
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O Experimento do Observador Padrão
O esquema do experimento:
Canhões de luz vermelho, verde e
amarelo com ajuste de instensidade
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r = ??
g = ??
b = ??
O Experimento do Observador Padrão
Os ajustes de intensidade
O objetivo: igualar à cor projetada.
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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
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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.
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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
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X = 84.2
Y = 49.6
Z = 1.9
X = 58.1
Y = 36.0
Z = 5.9
Valores Tristímulos CIE
AD65
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x
x
x
x
x
x
=
=
=
X =
58.1
Y
36.0
Z
5.9
Percepção da Cor
=& &
D65
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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.
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CIE LabCIE = Commision Internacional d’Eclairage
(Comissão Internacional de Iluminação)
Sistema derivado matematicamente dos Valores X, Y e Z.
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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*
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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*
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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
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Saturação
Três Dimensões da Cor:Tonalidade, Saturação e Luminosidade
Luminosidade
Tom
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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)
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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*
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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
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O Espaço de Cor CIE L*a*b*
+a*-a*
-b*
+b*
L *
+L*
+h
C*
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Diferenças de Cor CIELAB
+a* vermelho
L* escuro
- a* verde
+b* amarelo
L* claro
-b* azul
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Diferenças de Cor CIELAB DL* Da* Db*
+a*
PAD
AM
+b* ∆L*
∆a*
∆b*
(vermelho)
(amarelo)
L
ΔE*
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Diferenças de Cor CIELAB DL* DC* DH*
+a*
PAD
AM
+b* ∆L*
(vermelho)
(amarelo)
L
ΔE*
∆C*
∆H*
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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
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Observe estes pares … Qual a diferença?
80
DE* 5.00
DE* 5.00
Cores mais intensas
tem uma aceitabilidade
visual maior
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CMCColour Measurement Commitee
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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.
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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)
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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+
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Força
86
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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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88
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89
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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
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Consistência da cor (Flare)
x
Metamerismo
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Consistência de cor (Flare)Mudança de cor causada pela mudança do iluminante
(uma única amostra em diferentes iluminantes)
D65A
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Metamerismo de Iluminante
Peças Iguais
na Loja
Diferentes
na luz do Sol
F11 D65
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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.
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Metamerismo
Curvas Espectrais de uma Amostra metamérica:
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Índices de Metamerismo
Um índice de metamerismo = valor numérico para umamudança esperada de cor, resultante da troca do iluminante.
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Tolerâncias de Cores
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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.“
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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.
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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
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109
Percepção Visual
Método de Tolerância Concordância Visual
CIELab 75%
CIELCH 85%
CMC / CIE 94 95%
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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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