Iluminação, brilho, contraste e constância
Wedson e Luiz Cláudio
Iluminação e contorno do monitor
Em algumas aplicações de visualização, a percepção precisa de luminosidade e cores de superfícies é crítica.Um exemplo é o uso de um monitor de computador para mostrar fundo de tela ou criar amostras para seleção do usuário.E é importante também para projetistas gráficos onde cores precisam ser precisamente percebidas.
Nestes casos, não apenas isto é necessário para calibrar o monitor já que isto na realidade mostra um intervalo de cores especificado mas outros fatores afetando o estado de adaptação dos olhos do usuário devem ser levados em conta. As cores e o brilho do contorno do monitor pode ser muito importante para determinar como os objetos aparecem na tela. O efeito de adaptação produzido pela iluminação da sala pode ser igualmente importante.
Como deveria ser configurada a iluminação de contorno de um monitor? Um monitor usado para visual displays compromete-se apenas com a parte central do campo visual, tanto que o estado integral de adaptação do olho é mantido ao menos tanto pela iluminação do ambiente.
Existem boas razões para manter um razoável alto nível de iluminação em uma sala, tal como a habilidade para tomar notas ou ver outras pessoas. Contudo, um efeito colateral de um alto nível de iluminação de uma sala é que alguma luz falha na tela do monitor e é dispersa de volta para o olho, degradando a imagem.
De fato, em condições normais de um escritório, entre 15% e 40% de iluminação vindo para o olho da tela do monitor irá vir indiretamente da luz da sala, não do fósforo luminoso.
A figura 3.19 mostra um monitor com uma sombra deitada em sua face. Embora este seja um exemplo bastante extremo, os efeitos são claros. O contraste total é mais reduzido onde a luz da sala falha no display.
Nós podemos modelar os efeitos da iluminação em um monitor adicionando uma constante na equação 3.5:
L = V^gama + A
onde A é a iluminação ambiente refletida na tela, V é a tensão o monitor e L é a luminância de saída para um dado gama.
Se nós desejarmos criar um monitor para o qual passos de tensão iguais resultam em passos percentuais iguais sobre condições onde a luz do ambiente é refletida, uma baixo valor de gama é necessário. A figura 3.20 mostra os efeitos de diferentes valores gama assumindo que 15% da luz vinda da tela é refletida na luz ambiente.
A equação CIE (3.5) tem sido usada para modelar a escla de luminosidade. Como podemos ver, nestas suposições, um monitor é um dispositivo percentualmente mais linear com um gama de apenas 1.5 do que com um gama de 2.5 (embora sob condições de visão escura, um alto valor de gama é necessário).
Se você cobrir parte de sua tela com uma folha de papel branco, sob condições normais de trabalho (quando existe iluminação na sala), você irá provavelmente descobrir que o branco do papel é muito diferente do branco da tela. O papel pode parecer relativamente azul ou amarelo e pode parecer escuro ou claro.
Existem frequentemente grandes discrepâncias entre cores de monitores e cores de objetos no ambiente de contorno. Para a criação de um ambiente onde as cores geradas pelo computador forem comparáveis às cores de uma sala, a sala deverá ter um nível de luz padrão e cores iluminantes. O monitor deverá ser cuidadosamente calibrado e balanceado de tal forma os brancos do monitor se encaixassem como se uma folha de papel branco fosse mantida ao lado da tela. Em adição, apenas uma quantidade mínima de luz seria permitido falhar na tela do monitor.
A figura 3.21 mostra um display de computador configurado de tal forma que a iluminação no ambiente virtual mostrada no monitor é combinada com a iluminação no ambiente real em volta do monitor. Isto é obtido iluminando-se a região em volta do monitor com um monitor que contém uma máscara especial.
Esta máscara foi customizada de tal forma que a luz foi moldada na cobertura do monitor e o desktop contornando o computador mas nenhuma luz caiu na parte da tela contendo a imagem. Em adição, a direção e as cores da luz no ambiente virtual foram ajustadas para combinar exatamente a luz do projetor.
Projeções de sombra simuladas foram também criadas para combinar sombras do projetor. Usando esta configuração é possível criar um ambiente virtual cujas cores simuladas e outras propriedades de materias podem ser diretamente comparadas às cores e propriedades de materiais dos objetos numa sala. (Justin Hickey).
Conclusão
- Como observação geral o uso de cores em escala de cinza não é particulamente um bom método para codificação de dados e não apenas porque os efeitos de contraste reduzem a precisão.
- O canal de luminância do sistema visual é fundamental para uma maior percepção. isto é portanto um desperdício dos recursos de percepção para se usar a codificação na escala de cinzas.
- Contudo, é importante entender os problemas de percepção de brilho e luminosidade porque eles apontam para questões que são fundamentais para todos os sistemas de percepção.
- Um dos problemas básicos é como a percepção funciona efetivamente em um ambiente visual onde o nível da iluminação pode variar de seis ordens de magnitude.
- A solução, no curso da evolução, chegou-se a um sistema que essencialmente ignora o nível de iluminação.
- Um ponto fundamental deste capítulo é a relativa natureza do processamento visual de baixo nível. Como regra geral, as células nervosas situadas próximas ao caminho visual não respondem aos sinais absolutos. Preferencialmente, eles respondem à diferenças entre tempo e espaço.
- Contraste de luminância é uma consideração especialmente importante para escolher backgrounds e contornos para visualização. A maneira pela qual um background é escolhido dependo do que é importante.
- Se o traçado das formas um objeto são críticas, o background poderia ser escolhido para um máxima luminância constrastar com os objetos em primeiro plano.
- Se for importante ver gradação no nível de cinza, o efeito crispening sugere que escolhamos um background num intervalo médio do nivel de cinza que irão ajudar a enxergar melhor os detalhes.
- A figura 3.22 mostra um sumário dos efeitos relacionados a contraste:
- Os pequenos rabiscos em cinza de dois tons aparecem mais iluminados num fundo escuro que no fundo branco. Este é um simples efeito de contraste.
- O fato de que existe dois diferentes cinzas em cada rabisco é mais claro no fundo meio cinza. Isto é chamado sharpening.
- Mach Bands aperfeiçoam alterações abruptas em gradientes de luminância
- Escalas de cinza são perceptivamente alteradas pelo iluminação em background. O fundo em cinza claro cria diferenças entre os cinza claros mais claros. O fundo escuro enfatiza as diferenças entre os cinza escuros.
- Texto e outras informações visuais detalhadas requerem ao menos contraste de luminância 3:1 para claridade. Mais é melhor.
- Escalas de são cinza duvidosos como um método para o transporte de informação quantitativa
- Quando pessoas querem melhorar a imagem de um display de computador, elas normalmente reduzem a iluminação da sala tanto quanto possível. A principal razão para fazer isso é porque reduz a quantidade de luz que falha na visualização da tela e que degrada a imagem.
- Isto pode ter efeitos desagradáveis: Iluminação baixa causa um choque visual ao olhar a tela e quando se está longe dela. Por estas razões para uma visualização adequada é interessante organizar a iluminação da sala de tal forma que um mínino de iluminação falhe na visualização da tela.
- Luminância é somente uma dimensão do espaço de cores e nós não podemos passar sem a percepção de luminâncias mas podemos prescindir da percepção de cores como mostra a evolução do preto e branco em filmes e na TV.
Cores
- Luciana e Ciça
- A cor não nos ajuda a determinar o layout dos objetos no espaço
- É útil pensar na cor como atributo de um objeto e não como característica principal
- É excelente para rotulagem e categorização
Luz
- Pode ser cromática ou acromática
- Radiância: quantidade total de energia
- Luminância: medida da quantidade de energia
- Brilho: intensidade
- Fontes de luz:
- primária (ex: sol): incandescentes e luminescentes
- secundárias: não emitem luz própria
- Meio de propagação: Transparente, translúcido e opaco
Teoria da Tricromaticidade
- Bastonetes: pouca luz
- Cones: diurna. Temos 3 cones responsáveis por receber cores distintas
Filme: 3 fontes coloridas
Medição de cor
- C = rR + gC + bB
- CIE: Sistema de padrão de cores
- Modelo XYZ
- Ct = xX + yY + zZ
- X,Y,Z => quantidade das primárias
- x,y,z =>
Teoria do processo oponente
- Ewald Hering
- 6 cores primárias
- Categoria de cores:
- Kawai
- Sensibilidade espacial
- Diferença de contraste
- Aparência da cor
- A mesma cor física pode parecer diferente dependendo do ambiente
- Saturação: grau de pureza da cor para o observador
ESpecificação de cor para interfaces e espaço cor
- Ajuste da quantidade de luz: HSV
- Paleta de cores: Circulo, triangulo, quadrado e hexagono (cubo)
- Nomeação de cores:
- NSC
- Pantone
- Munsell
Cores para rotulagem
- Distinção
- Tonalidades exclusivas
- Contraste com fundo
- Daltonismo
- Número
- Tamanho
- Convenções
Logomarcas de empresas
- Redes de Fast-food: destaque para vermelho e amarelo
- Cores fortes e quentes: sensação de fome e ansiedade
- Marcas de carro: azul
- Segurança, calma, maturidade