Conceitos

O conceito de Cor está associado à percepção, pelo sistema de visão do ser humano. Da luz emitida, difundida ou reflectida pelos objectos, sendo considerada um atributo dos mesmos. A cor de um objecto depende das características das fontes de luz que o iluminam. Da reflexão da luz produzida pela sua superfície e, por último, das características sensoriais do sistema de visão humano, os olhos, ou de câmaras digitais.

A Luz contém uma variedade de ondas electromagnéticas com diferentes comprimentos de onda. Se o comprimento de uma onda electromagnética pertencer ao intervalo de 380 a 780nm (1manómetro=10-9m) é detectada e interpretada pelo sistema de visão do ser humano. Estes diferentes comprimentos de onda constituem o espectro de luz visível do ser humano e estão associados a diferentes cores. Estes diferentes comprimentos de onda constituem o espectro de luz visível do ser humano e estão associados a diferentes cores.

A Visão Escotópica é assegurada por um único tipo de bastonetes (células) existentes na retina. Estes são sensíveis ao brilho e não detectam a cor, ou seja, são sensíveis a alterações da luminosidade, mas não aos comprimentos de onda da luz visível.

A Visão Fotópica é assegurada por um conjunto de três tipos diferentes de cones existentes na retina. Estes são sensíveis à cor e, portanto, aos comprimentos de onda da luz visível. O número de cones da retina distribui-se da seguinte forma: 64% são do tipo vermelho (Red), 32% do tipo verde (Green) e 2% do tipo azul (Blue).

A Crominância e a Luminância são os dois elementos que ajustam um sinal de vídeo. A crominância refere-se ao valor das cores, enquanto a luminância se refere às luzes - branco e preto.

Modelo Aditivo e Modelo Subtractivo

Os modelos de cor fornecem métodos que permitem especificar uma determinada cor. Por outro lado, quando se utiliza um sistema de coordenadas para determinar os componentes do modelo de cor, está-se a criar o seu espaço de cor. Neste espaço cada ponto representa uma cor diferente.

Existem dois tipos de modelos, o aditivo e o subtractivo. O modelo utilizado para descrever as cores emitidas ou projectadas é considerado aditivo e para as cores impressas é considerado subtractivo.

Num modelo aditivo a ausência de luz ou de cor corresponde à cor preta, enquanto a misturados comprimentos de onda ou das cores vermelha (Red), verde (Green) e azul (Blue) indicam a presença da luz ou a cor branca. O modelo aditivo explica a mistura dos comprimentos de onda de qualquer luz emitida.

Num modelo subtractivo, ao contrário do modelo aditivo, a mistura de cores cria uma cor mais escura, porque são absorvidos mais comprimentos de onda, subtraindo-os à luz. A ausência de cor corresponde ao branco e significa que nenhum comprimento de onda é absorvido, mas sim todos reflectidos. Este modelo explica a mistura de pinturas e tintas para criarem cores que absorvem alguns comprimentos de onda da luz e reflectem outros. Assim, a cor de um objecto corresponde à luz reflectida por ele e que os olhos recebem.

Modelo RGB

O Modelo RGB é um modelo aditivo, que descreve as cores como uma combinação das três cores primárias: vermelha (Red), verde (Green) e azul (Blue). Em termos técnicos, as cores primárias de um modelo são cores que não resultam da mistura de nenhuma outra cor.

Qualquer cor no sistema digital é representada por um conjunto de valores numéricos. Por exemplo, cada uma das cores do modelo RGB pode ser representada por um dos seguintes valores: decimal de 0 a 1, inteiro de 0 a 255, percentagem de 0% a 100% e hexadecimal de 00 a FF.

Como o modelo RGB é aditivo, a cor branca corresponde à representação simultânea das três cores primárias (1,1,1), enquanto a cor preta corresponde à ausência das mesmas (0,0,0). A escala de cinzentos é criada quando se adicionam quantidades iguais de cada cor primária, permanecendo na linha que junta os vértices preto e branco.

 

Aplicações: As aplicações do modelo RGB estão associadas à emissão de luz por equipamentos como monitores de computador e ecrãs de televisão. Por exemplo, as cores emitidas pelo monitor de um computador baseiam-se no facto de o olho e o cérebro humano interpretarem os comprimentos de onda de luz das cores vermelha, verde e azul. Por isso, estas são emitidas pelo monitor, que combinadas podem criar milhões de cores.

O Monitor CRT

O monitor CRT é essencialmente um tubo de raios catódicos (CRT-CatodicRayTube) que aloja um canhão de electrões e que é fechado na frente por um vidro, o ecrã, revestido internamente por três camadas de fósforo. Para gerar uma cor, os monitores coloridos precisam de três sinais separados que vão sensibilizar os respectivos pontos de fósforos das três cores primárias.

Monitor CRT

Resolução e Tamanho

Uma Imagem Digital é uma representação discreta, isto é, constituída por pixeis (pictureelement). 

O Pixel, normalmente um quadrado, é a unidade elementar de brilho e cor que constitui uma imagem digital. 

Assim, a definição de Resolução de uma imagem é entendida como a quantidade de informação que a imagem contém por unidade de comprimento, isto é, o número de pixéis por polegada, ppi (pixels per inch). A resolução da imagem pode também ser definida, de forma imprópria, pelo seu tamanho, ou seja, pelo número de pixéis por linha e por coluna. 

A resolução de uma imagem digital determina não só o nível de detalhe como os requisitos de armazenamento da mesma. Quanto maior a resolução de uma imagem maior será o tamanho do ficheiro de armazenamento.

O nível de detalhe de uma imagem depende da informação de cada píxel. Cada píxel é codificado de acordo com a cor e o brilho que representa, isto é, ocupa em memória um número de bits que varia de acordo com o número de cores, tons de cinza e brilho definido para uma determinada imagem.

Profundidade da Cor

A Profundidade da Cor indica o número de bits usados para representar a cor de um pixel numa imagem. Este valor é também conhecido por profundidade do pixel e é definido por bits por pixel (bpp).

A Indexação da Cor consiste em representar as cores dos pixéis por meio de índices de uma tabela, e que em alguns formatos de imagem, é armazenada juntamente num único ficheiro. As cores desta tabela são conhecidas como cores indexadas, porque estão referenciadas pelos números de índice que são usados pelo computador para identificar cada cor. Enquanto uma imagem RGB é definida separadamente por valores de vermelho, verde e azul para cada pixel numa imagem, uma imagem de cor indexada cria uma tabela que define um número de cores predefinidas e cada pixel é definido por um índice de cor dessa tabela.  

As Cores Indexadas reduzem o tamanho dos ficheiros de imagens. No entanto, se a imagem for uma fotografia, esta pode originar um ficheiro de cores indexadas de tamanho grande. As cores indexadas estão limitadas a 256 cores, podendo ser qualquer conjunto de 256 cores de 16,7 milhões de 24 bits de cor. Se tivermos um gráfico a preto e branco e se este for guardado com um formato de cor indexada, a tabela contém apenas as cores preta e branca necessárias para a imagem e não precisa de conter 256 cores ou menos. Assim, o ficheiro torna-se mais pequeno, não necessitando de guardar informação a, mais.

Uma Paleta de Cores é a designação para qualquer subconjunto de cores do total suportado pelo sistema gráfico do computador, também pode ser chamada de mapa de cor, mapa de índice, tabela de cor, tabela indexada ou tabela de procura de cores (Lookup Table - LUT). Cada cor dentro da paleta é identificada por um número (índice). A utilização de paletas permite diminuir o tamanho dos ficheiros de imagens, porque apenas são armazenados em memória as cores utilizadas.

Uma Cor Complementar de uma determinada cor primária é a cor que se encontra quando é efectuada uma rotação de 180graus num anel de cor.efectuada uma rotação de 180graus num anel de cor. 

No modelo RGB, estas cores complementares são também chamadas cores secundárias ou cores primárias de impressão.

As Cores Secundárias ou Complementares de um modelo são cores que resultam da mistura de quantidades iguais de duas cores primárias adjacentes.

Modelo CMYK

O Modelo CMYK é constituído a partir do modelo CMY em que foi acrescentado a cor preta. É um modelo subtractivo, descrevendo as cores como uma combinação das três cores primárias ciano, magenta e amarelo. A cor preta foi adicionada ao modelo por ser mais fácil a sua obtenção quando impressa em papel do que recorrendo á mistura de cores.

Representação de um cubo com as cores do modelo CMK

Baseia-se na forma como a Natureza cria as suas cores quando reflecte parte do espectro de luz e absorve outros, é considerado um modelo subtractivo, porque as cores são criadas para  redução de outras á luz que incide na superfície de um objecto.

As cores primárias do modelo CMYK são as cores secundárias do RBG e as cores primárias de 

RDB são as cores secundárias de CMY.

Aplicações: O modelo CMYK é utilizado na impressão em papel, empregando as cores do modelo CMY e a tinta preta (K) para realçar melhor os tons de preto e cinza. A impressão, utilizando o modelo CMYK, assenta na sobreposição de camadas de tintas de ciano, magenta, amarelo e preto. Desta forma, as áreas em branco indicam inexistência de tinta ou pigmentos e as áreas escuras indicam uma concentração de tinta. Este modelo utiliza-se em impressoras, fotocopiadoras, pintura e fotografia, onde os pigmentos de cor das superfícies dos objectos absorvem certas cores e reflectem outras.

Modelo HSV

O modelo HSV é definido pelas grandezas tonalidade, saturação e valor, onde este último representa a luminosidade ou o brilho de uma cor.

Luminosidade/Brilho da Cor

A Tonalidade é a cor pura com saturação e luminosidade máximas, permitindo fazer a distinção das várias cores puras e exprime-se num valor angular entre 0 e 360 graus.

A Saturação indica a maior ou menor intensidade da tonalidade, isto é, se a cor é pura ou esbatida (cinzenta). Uma cor saturada ou pura não contém a cor preta nem a branca. A saturação é utilizada para descrever quão viva ou pura é a cor e em termos técnicos descreve a quantidade de cinzas numa cor. Exprime-se num valor percentual entre 0 e 100%. O valor 0% indica a inexistência de cor ou a aproximação aos cinzentos e o valor 100% indica uma cor saturada ou pura.

O Valor traduz a luminosidade ou o brilho de uma cor, isto é, se uma cor é mais clara ou mais escura, indicando a quantidade de luz que a mesma contém. O termo luminosidade está relacionado com a luz reflectida, enquanto que o termo brilho está relacionado com a luz emitida.

Pode-se assim concluir que a tonalidade e a saturação são elementos de crominância pois fornecem a informação relativa à cor, por outro lado, a percepção da luminosidade e do brilho são elementos de luminância.

Aplicações: O modelo HSV baseia-se na percepção humana da cor do ponto de vista dos artistas plásticos. Isto é, os artistas plásticos para obterem as várias cores das suas pinturas combinam a tonalidade com elementos de brilho e saturação. Desta forma, o modelo HSV é mais intuitivo de utilizar do que o modelo RGB. Do ponto de vista de um artista plástico, é mais fácil manusear as cores em função de tons e sombras do que apenas como combinações de vermelho, verde e azul.

Modelo YUV

O Modelo YUV tem em conta uma propriedade da visão humana, que nenhum dos outros modelos tem, esta é que o olho humano é mais sensível às mudanças de intensidade da luz (luminância) do que da cor (crominância). O modelo YUV foi criado a par do desenvolvimento da transmissão de sinais de cor de televisão e baseado no facto da luminância permitir transmitir componentes de cor em menos tempo do que seria necessário se fosse utilizado o modelo RGB. Ao mesmo tempo, o modelo YUV permite transmitir imagens a preto e branco e imagens de cor de forma independente. E este guarda a informação de luminância separada da informação de crominância ou cor. Assim, o modelo YUV é definido pela componente luminância (V) e pela componente crominância ou cor (U = blue - Y e V= red - V). Com este modelo é possível representar uma imagem a preto e branco utilizando apenas a luminância e reduzindo bastante a informação que seria necessária noutro modelo.

Aplicações: O modelo YUV é adequado às televisões a cores, porque permite enviar a informação da cor separada da informação de luminância. Assim, os sinais de televisão a preto e branco e de televisão a cores são facilmente separados. O modelo YUV é também adequado para sinais de vídeo. Este modelo permite uma boa compressão dos dados, porque alguma informação de crominância pode ser retirada sem implicar grandes perdas na qualidade da imagem, pois a visão humana é menos sensível à crominância do que à luminância.

Televisão a Cores

O Modelo YUV é utilizado pelos sistemas de televisão europeu PAL e francês SECAM e na compressão dos formatos JPEG/MPEG. No sistema de televisão americano e asiático NTSC é utilizado um modelo de cor equivalente designado YIQ. A fig. 1 exemplifica a utilização de vários modelos de cor por diferentes equipamentos e a necessidade das respectivas conversões. Por exemplo, a câmara de vídeo converte os dados RGB capturados pelos seus sensores em sinais YUV. O ecrã, para efectuar o rendering destes sinais, precisa de voltar a convertê-los para RGB.