Teoria das cores, como funciona o olho humano e o pixel
Teoria das Cores como funciona o olho humano?
Se você está afim de aprender sobre tratamento de imagem você está no lugar certo. Mas nesse artigo vamos começar pelas idéias que precedem a operação do software, conhecimentos fundamentais para amadurecer nossa relação com as imagens. Enfim, a cor. Como que essa parada funciona?
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Tudo começa com a luz. Mais especificamente com a luz do Sol.
Pro Sol produzir luz o que está acontecendo lá dentro é o seguinte: uma quantidade gigantesca de átomos de hidrogênio, que é o principal elemento de que o Sol é feito, estão sendo super agitados pelo calor. A energia dessa agitação é tão grande que em algum momento 4 átomos de H se chocam com força suficiente pra se fundir e formar um novo elemento, o Hélio.
Mas tem um detalhe aí.
Cada átomo de Hidrogênio tem 1 próton e 1 elétron, como você pode ver na imagem abaixo.
Já o átomo de Hélio tem 2 prótons, 2 nêutrons e 2 elétrons.
Então espera aí. Nessa fusão dois desses 2 elétrons foram pro lado de lá.
Esses 2 prótons também, como mostra a figura abaixo.
Esses outros 2 prótons viraram nêutrons.
Mas e esses 2 elétrons aqui, foram pra onde?
Viraram luz!
Tecnicamente viraram energia, em forma de radiação.
Existe outra situação em que essa mesma coisa acontece: na bomba atômica. Daí dá pra você imaginar o tamanho da energia que a expulsão desses 2 elétrons gera.
Essa energia que viaja pelo espaço até chegar na Terra vem em forma de onda, e com várias frequências diferentes, e esse pedacinho aqui é a luz que o nosso olho dá conta de ver. As frequências de onda mais longas formam o vermelho, as mais curtas formam o azul, entre elas existem todas as outras cores, e todas elas juntas formam o branco.
Então a luz branca vem do Sol e bate em um objeto. Uma parte dessa luz é absorvida e vira calor, outra parte é refletida e volta no seu olho. Essa parte que é refletida é a cor do objeto. Na verdade o olho não vê cor, ele vê uma radiação que tá voltando da matéria.
Pra entender isso a gente precisa entender como funciona o olho. Lá dentro do olho a imagem se forma na retina, que é feita de milhões de células sensíveis a luz. Essas células se dividem em 2 tipos: os cones e os bastonetes.
Os bastonetes conseguem detectar quanta luz tem em um ambiente, e os cones conseguem diferenciar quais as frequências de onda presentes nessa luz, e a partir disso cérebro interpreta as cores. Sem os cones a gente ia enxergar tudo em preto e branco.
Uma curiosidade aqui é que os bastonetes são muito mais sensíveis e muito mais numerosos que os cones dentro da retina, até 18x mais, por isso quanto mais escuro menos saturação você enxerga, porque só os bastonetes estão conseguindo perceber a luz disponível.
Então quando você quiser tratar uma imagem pra deixar ela com cara de noite é só você fazer o que o olho faria. Que é basicamente diminuir a luminosidade e a saturação da cena.
Outro detalhe importante é que os cones se dividem em 3 tipos: – os que são sensíveis às ondas longas, o vermelho (em inglês “red”) – às ondas médias, o verde (“green”) – e às ondas curtas, o azul (“blue”) O olho enxerga RGB.
E a partir da decodificação dos níveis de cada tipo de onda o cérebro interpreta todas as outras cores.
E olha só, é exatamente dessa mesma maneira que a imagem digital é formada. Dentro da câmera existe uma parte do sensor que faz a leitura da luz e outra parte que faz a leitura das cores divididas em 3 canais, o vermelho, o verde e o azul.
E aí quando você joga essas imagens uma em cima da outra todas as cores aparecem.
Agora voltando a falar do olho, Os diferentes tipos de cone não existem na mesma proporção dentro dele. Os cones verdes são maioria, 72%, os vermelhos somam mais 21%, e os azuis são só 7%. O que faz o gráfico da eficiência luminosa do olho humano ter essa cara aí.
O que faz sentido. Pensando na teoria da evolução a explicação pra isso pode ser que a capacidade de perceber diferenças sutis de verde foi importante pros nossos ancestrais na hora de enxergar um predador ou animal venenoso no meio da mata.
E a sensibilidade ao vermelho pra perceber diferenças no tom de pele, que pudesse indicar algum sintoma ou doença, ou conseguir diferenciar uma fruta podre de uma boa pro consumo.
E de novo, a imagem digital é construída com essa mesma proporção. Se você analisar separadamente os canais RGB de uma tela branca você vai ver que o verde é muito mais presente, seguido pelo vermelho e o azul por último.
Bom, já falei da luz, já falei do olho, e agora falta falar do pixel, que é o que forma a imagem que você tá vendo agora aí no seu monitor ou na tela do seu celular.
O pixel é uma lampadazinha, com outras 3 lampadazinhas dentro dele. Uma vermelha, uma verde e uma azul, que são as cores primárias da luz. São chamadas assim porque quando as 3 tão acesas a 100% você vê branco.
Apagadas, preto. Acesas a 50%, cinza. E a variação de intensidade entre essas lâmpadas cria todas as outras cores. Parecido com o que acontece no olho.
Toda cor tem 3 propriedades básicas:
Tonalidade. Que cor é essa? Azul? Amarelo? Roxo?
Saturação. Que define a intensidade dessa cor.
Luminância. Que determina se ela é clara ou escura.
Em inglês Hue, Saturation and Luminance. Que é o que os coloristas chamam de HSL.
Essas 3 informações são a identidade da cor
Todas essas cores estão representadas no círculo cromático. Que é dividido em partes iguais pelas cores primárias, com as outras cores no espaço entre elas.
Dentro desse círculo as cores se combinam, se relacionam, e entender essas relações é fundamental pro trabalho do colorista, e de qualquer pessoa que trabalha com cores. Mas isso já é assunto pros próximos artigos.
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