Cor
Cor é a percepção visual produzida pela ativação dos diferentes tipos de células cone do olho pela luz. Embora a cor não seja uma propriedade inerente da matéria, sua percepção está relacionada à absorção, emissão, reflexão e transmissão da luz por um objeto. Para a maioria dos seres humanos, os comprimentos de onda visíveis da luz são percebidos dentro do espectro visível, por meio de três tipos de células cone, característica conhecida como tricromacia. Outros animais podem ter um número diferente de tipos de cones ou olhos sensíveis a outros comprimentos de onda. As abelhas, por exemplo, conseguem distinguir ultravioleta e possuem uma faixa de sensibilidade cromática diferente. A percepção da cor nos animais tem origem nas diferenças de comprimento de onda da luz ou na sensibilidade espectral dos tipos de células cone, cujos sinais são processados pelo cérebro.
As cores possuem propriedades perceptivas como matiz, vivacidade e luminosidade. Elas também podem ser misturadas de forma aditiva, pela mistura de luz, ou subtrativa, pela mistura de pigmentos. Devido ao metamerismo, estímulos produzidos por diferentes espectros de reflexão ou emissão podem parecer da mesma cor quando combinados nas proporções adequadas. Por conveniência, as cores podem ser organizadas em um espaço de cores, que, quando abstraído como um modelo de cores matemático, atribui a cada região cromática um conjunto correspondente de números. Os espaços de cores são usados na reprodução de cores em impressão a cores, fotografia colorida, monitores de computador e televisão em cores. Entre os modelos e espaços de cores mais conhecidos estão RGB, CMYK, HSL/HSV, CIE Lab e YCbCr/YUV.
A percepção da cor faz parte de muitos aspectos da experiência humana, e diferentes cores são relacionadas a emoções, atividades e nacionalidades. Os nomes dados às regiões de cor em diferentes culturas podem abranger áreas distintas ou sobrepostas. Nas artes visuais, a teoria das cores orienta o uso das cores e suas combinações. Ela abrange as cores complementares, o equilíbrio cromático e a classificação em cores primárias, secundárias e terciárias. O estudo das cores em geral é chamado de ciência da cor.
Propriedades físicas
A radiação eletromagnética é caracterizada por seu comprimento de onda, ou frequência, e por sua intensidade. Quando o comprimento de onda está dentro do espectro visível, a faixa perceptível pelos seres humanos, aproximadamente entre 390 nm e 700 nm, ela é chamada de "luz visível".
A maioria das fontes luminosas emite luz em muitos comprimentos de onda. O espectro de uma fonte é uma distribuição que fornece sua intensidade em cada comprimento de onda. Embora o espectro da luz que chega ao olho a partir de determinada direção determine a sensação de cor nessa direção, existem muito mais combinações espectrais possíveis do que sensações cromáticas. Formalmente, uma cor pode ser definida como uma classe de espectros que produzem a mesma sensação de cor, embora essas classes variem bastante entre diferentes espécies animais e, em menor grau, entre indivíduos da mesma espécie. Em cada classe, seus integrantes são chamados de metâmeros da cor em questão. Esse efeito pode ser visualizado comparando as distribuições espectrais de potência das fontes luminosas com as cores resultantes.
Cores espectrais
As cores familiares do arco-íris no espectro, ao qual Isaac Newton deu em 1671 um nome derivado da palavra latina para aparência ou aparição, abrangem todas as cores que podem ser produzidas por luz visível de um único comprimento de onda, as chamadas cores espectrais puras ou monocromáticas. O espectro acima mostra comprimentos de onda aproximados, em nanômetros, das cores espectrais da faixa visível. As cores espectrais possuem 100% de pureza de excitação e são plenamente saturadas. Uma mistura de cores espectrais pode ser usada para representar qualquer cor, princípio que está na definição de um espectro de potência da luz.
As cores espectrais formam um espectro contínuo. A divisão linguística desse espectro em cores distintas depende da cultura e de circunstâncias históricas. Apesar do uso frequente do mnemônico inglês ROYGBIV para memorizar as cores espectrais, há divergências sobre quais cores devem ser incluídas, principalmente em torno do índigo e do ciano. Mesmo quando há concordância sobre o conjunto de nomes das cores, seus intervalos de comprimento de onda e os limites entre eles podem variar.
A intensidade de uma cor espectral, em relação ao ambiente no qual é observada, pode alterar bastante sua percepção. Por exemplo, um amarelo-alaranjado de baixa intensidade é percebido como marrom, enquanto um amarelo-esverdeado de baixa intensidade é percebido como verde-oliva. O aumento da intensidade de uma luz espectral também pode deslocar o matiz em direção ao amarelo ou ao azul. Esse fenômeno é chamado de deslocamento de Bezold-Brücke. Em modelos de cores capazes de representar cores espectrais, como o CIELUV, uma cor espectral possui a saturação máxima. Nas coordenadas de Helmholtz, isso corresponde a 100% de pureza de excitação.
Cor dos objetos
A cor física de um objeto depende de como ele absorve e espalha a luz. A maioria dos objetos espalha a luz em algum grau e não a reflete ou transmite de forma especular como um vidro ou espelho. Um objeto transparente permite que quase toda a luz seja transmitida, ou passe através dele, e por isso tende a ser percebido como incolor. Um objeto opaco, ao contrário, não permite a transmissão da luz através dele e absorve ou reflete a luz recebida. Assim como os objetos transparentes, os objetos translúcidos permitem a passagem de luz, mas parecem coloridos porque espalham ou absorvem determinados comprimentos de onda por meio do espalhamento interno. A luz absorvida costuma ser dissipada na forma de calor.
Visão cromática
Desenvolvimento das teorias da visão cromática
Embora Aristóteles e outros estudiosos da Antiguidade já tivessem escrito sobre a natureza da luz e da visão cromática, foi com Isaac Newton que a luz passou a ser identificada como a origem da sensação de cor. Em 1810, Johann Wolfgang von Goethe publicou sua extensa Teoria das Cores, na qual apresentou uma explicação racional da experiência cromática, que "nos diz como ela se origina, não o que ela é".
Em 1801, Thomas Young propôs sua teoria tricromática para explicar como o olho humano podia detectar uma ampla faixa de comprimentos de onda. Seria pouco plausível supor que o olho contivesse centenas de receptores diferentes, cada um reagindo a um comprimento de onda específico. Young propôs que a experiência humana da cor resulta da interação e combinação dos sinais de três receptores.
A teoria foi confirmada mais tarde por James Clerk Maxwell e aperfeiçoada por Hermann von Helmholtz. Maxwell demonstrou experimentalmente que qualquer cor podia ser igualada por uma combinação de três luzes. Helmholtz escreveu que "os princípios da lei de mistura de Newton foram confirmados experimentalmente por Maxwell em 1856. A teoria de Young das sensações de cor, como tantas outras coisas que esse admirável pesquisador realizou à frente de seu tempo, permaneceu despercebida até Maxwell chamar atenção para ela".
Na mesma época em que Helmholtz trabalhava no tema, Ewald Hering desenvolveu a teoria do processo oponente da cor. Ele observou que o daltonismo e as pós-imagens geralmente surgiam em pares oponentes, vermelho-verde, azul-laranja, amarelo-violeta e preto-branco. As duas teorias foram reunidas em 1957 por Hurvich e Jameson. Eles mostraram que o processamento na retina corresponde à teoria tricromática, enquanto o processamento no núcleo geniculado lateral corresponde à teoria oponente.
Em 1931, a Comissão Internacional de Iluminação (CIE), grupo internacional de especialistas, desenvolveu um modelo matemático de cores que mapeava o espaço das cores observáveis e permitia especificar cada cor por um conjunto de três números.
Cor no olho
A capacidade do olho humano de distinguir cores depende da sensibilidade diferente das células da retina à luz de diferentes comprimentos de onda. Os seres humanos são tricromáticos. A retina contém três tipos de células receptoras de cor, os cones. Um dos tipos, relativamente distinto dos outros dois, responde com maior intensidade à luz percebida como azul ou azul-violeta, com comprimentos de onda em torno de 450 nm. Esses cones são chamados de cones de comprimento de onda curto, ou cones S, e às vezes, de forma imprecisa, de "cones azuis". Os outros dois tipos possuem maior proximidade genética e química. Os cones de comprimento de onda médio, cones M ou "cones verdes" são mais sensíveis à luz percebida como verde, em torno de 540 nm. Os cones de comprimento de onda longo, cones L ou "cones vermelhos" são mais sensíveis à luz percebida como amarelo-esverdeada, em torno de 570 nm.
Independentemente da complexidade de sua composição em comprimentos de onda, a luz é reduzida pelo olho a três componentes cromáticos. Cada tipo de cone segue o princípio da univariância, segundo o qual a resposta de um cone é determinada pela quantidade total de luz que incide sobre ele ao longo de todos os comprimentos de onda. Para cada posição no campo visual, os três tipos de cones geram três sinais de acordo com o grau de estimulação de cada um. Essas quantidades de estimulação são chamadas de valores tristímulos.
A curva de resposta em função do comprimento de onda é diferente para cada tipo de cone. Como as curvas se sobrepõem, alguns valores tristímulos não podem ser produzidos por nenhuma combinação de luz incidente. Por exemplo, não é possível estimular somente os cones de comprimento de onda médio, os chamados "verdes". Os outros cones inevitavelmente serão estimulados em algum grau. O conjunto de todos os valores tristímulos possíveis determina o espaço de cores humano. Estima-se que os seres humanos consigam distinguir aproximadamente 10 milhões de cores diferentes.
O outro tipo de célula fotossensível do olho, o bastonete, possui uma curva de resposta diferente. Em condições normais, quando há luz suficiente para estimular intensamente os cones, os bastonetes praticamente não participam da visão. Em ambientes pouco iluminados, porém, os cones recebem estímulo insuficiente e apenas o sinal dos bastonetes permanece, produzindo uma resposta sem cor. Os bastonetes também são pouco sensíveis à luz na região "vermelha" do espectro. Em determinadas condições de iluminação intermediária, a resposta dos bastonetes combinada a uma resposta fraca dos cones pode permitir distinções cromáticas que não seriam explicadas apenas pela resposta dos cones. Esses efeitos também são resumidos pela curva de Kruithof, que relaciona as mudanças na percepção da cor e na agradabilidade da iluminação à temperatura e à intensidade da luz.
Cor no cérebro
Embora os mecanismos da visão cromática na retina sejam bem explicados em termos de valores tristímulos, o processamento posterior das cores é organizado de outra maneira. Uma teoria amplamente usada propõe que a informação cromática sai do olho por três processos oponentes, ou canais oponentes, formados a partir dos sinais dos cones. Há um canal vermelho-verde, um canal azul-amarelo e um canal preto-branco de "luminância". A neurobiologia oferece suporte a esse modelo, que também explica aspectos da experiência subjetiva da cor. O modelo explica, por exemplo, por que os seres humanos não percebem um "verde avermelhado" ou um "azul amarelado" e prevê a organização do círculo cromático, formado por cores nas quais pelo menos um dos dois canais cromáticos assume um valor em um de seus extremos.
A natureza exata da percepção da cor além desses estágios de processamento, assim como a questão de a cor ser uma característica do mundo percebido ou da própria percepção do mundo, um tipo de qualia, permanece tema de debate filosófico.
A partir dos blobs de V1, as informações de cor são enviadas a células da segunda área visual, V2. As células de V2 com maior seletividade cromática concentram-se nas chamadas "faixas finas", que, assim como os blobs de V1, podem ser marcadas pela enzima citocromo oxidase. Entre as faixas finas ficam as faixas intermediárias e as faixas espessas, relacionadas a outras informações visuais, como movimento e forma em alta resolução. Os neurônios de V2 fazem então sinapses com células da área V4 estendida. Essa região abrange V4 e duas outras áreas do córtex temporal inferior posterior, situadas anteriormente à área V3, o córtex temporal inferior posterior dorsal e a área TEO posterior. Semir Zeki propôs inicialmente que V4 era dedicada exclusivamente à cor. Mais tarde, ele mostrou que V4 podia ser dividida em sub-regiões com concentrações muito altas de células sensíveis à cor, separadas por zonas de menor concentração. Mesmo nessas zonas, as células respondiam melhor a alguns comprimentos de onda do que a outros. Pesquisas posteriores confirmaram esse resultado. A presença de células seletivas à orientação em V4 levou à interpretação de que a área participa do processamento da cor e da forma relacionada à cor. As células seletivas à orientação de V4, porém, possuem sintonia mais ampla do que suas equivalentes em V1, V2 e V3. O processamento da cor na V4 estendida ocorre em módulos cromáticos de alguns milímetros de tamanho chamados globs. Nessa região do cérebro, a cor é processada pela primeira vez em toda a faixa de matizes encontrada no espaço de cores.
Percepção cromática não convencional
Deficiência da visão cromática
Uma deficiência da visão cromática faz com que uma pessoa perceba uma gama de cores menor que a de um observador padrão com visão cromática normal. O efeito pode ser leve, com menor "resolução cromática", como na tricromacia anômala, moderado, com a ausência de uma dimensão ou canal inteiro de cor, como na dicromacia, ou completo, sem percepção de cor, como na monocromacia. A maioria das formas de daltonismo decorre da ausência de uma ou mais das três classes de cones, de um deslocamento em sua sensibilidade espectral ou de uma resposta menor à luz incidente. A acromatopsia cerebral, por sua vez, é causada por alterações neurais nas regiões do cérebro responsáveis pelo processamento visual.
Algumas cores que parecem distintas para uma pessoa com visão cromática normal são metaméricas para uma pessoa daltônica. A forma mais comum é o daltonismo vermelho-verde congênito, que afeta cerca de 8% dos homens. Pessoas com a forma mais intensa dessa condição, a dicromacia, podem confundir azul com roxo, verde com amarelo e verde-azulado com cinza, percebendo esses pares como metâmeros.
Tetracromatismo
Fora dos seres humanos, que em sua maioria são tricromáticos, a maior parte dos mamíferos é dicromática e possui apenas dois tipos de cones. Entre os demais vertebrados, porém, é comum o tetracromatismo, com quatro tipos de cones. Isso ocorre na maioria das aves, répteis, anfíbios e peixes ósseos. Uma dimensão cromática adicional permite que esses vertebrados vejam como distintas duas cores que uma pessoa com visão normal perceberia como metâmeras. Alguns invertebrados, como o camarão-louva-a-deus, possuem um número ainda maior de receptores, chegando a 12, o que pode produzir uma gama cromática mais ampla do que aquela imaginável por seres humanos.
A existência de seres humanos tetracromáticos é controversa. Até metade das mulheres pode possuir quatro classes distintas de cones, condição que poderia permitir o tetracromatismo. É preciso, porém, distinguir os tetracromáticos retinianos, ou fracos, que expressam quatro classes de cones na retina, dos tetracromáticos funcionais, ou fortes, capazes de fazer as distinções cromáticas adicionais esperadas de um tetracromático. Há apenas um relato revisado por pares de uma pessoa com tetracromatismo funcional. Estima-se que uma pessoa comum consiga distinguir cerca de um milhão de cores, enquanto alguém com tetracromatismo funcional poderia distinguir 100 milhões.
Sinestesia
Em determinadas formas de sinestesia, a percepção de letras e números, na sinestesia grafema-cor, ou de sons, na cromestesia, provoca uma percepção de cor. Experimentos comportamentais e de neuroimagem funcional mostraram que essas experiências cromáticas alteram o desempenho em tarefas e aumentam a ativação de regiões cerebrais envolvidas na percepção da cor. Esses resultados mostram sua semelhança com percepções cromáticas reais, embora sejam produzidas por uma via não convencional. A sinestesia pode ter origem genética, e cerca de 4% da população possui variantes relacionadas à condição. Ela também pode surgir após lesões cerebrais, uso de drogas ou privação sensorial.
O filósofo Pitágoras teria experimentado sinestesia e deixou um dos primeiros relatos escritos relacionados ao fenômeno, por volta de 550 a.C. Ele criou relações matemáticas entre notas musicais que podiam formar uma escala, como uma oitava.
Pós-imagens
Após a exposição a uma luz forte dentro de sua faixa de sensibilidade, fotorreceptores de determinado tipo tornam-se dessensibilizados. Durante alguns segundos depois que a luz desaparece, eles continuam a emitir sinais mais fracos do que emitiriam normalmente. As cores observadas nesse intervalo parecem não conter o componente detectado pelos fotorreceptores dessensibilizados. Esse efeito produz as pós-imagens, nas quais o olho pode continuar a perceber uma figura luminosa depois que o observador desvia o olhar, mas em uma cor complementar. Efeitos de pós-imagem também foram usados por artistas, entre eles Vincent van Gogh.
Constância de cor
Quando um artista trabalha com uma paleta de cores limitada, o sistema visual humano tende a compensá-la percebendo qualquer cinza ou cor neutra como a cor ausente do círculo cromático. Por exemplo, em uma paleta limitada a vermelho, amarelo, preto e branco, uma mistura de amarelo e preto pode parecer uma variedade de verde, uma mistura de vermelho e preto pode parecer uma variedade de roxo e o cinza puro pode parecer azulado.
A teoria tricromática é estritamente válida quando o sistema visual permanece em um estado fixo de adaptação. Na realidade, o sistema visual se adapta continuamente às mudanças do ambiente e compara as cores presentes em uma cena para reduzir os efeitos da iluminação. Se uma cena for iluminada por uma fonte de luz e depois por outra, as cores continuarão parecendo relativamente constantes, desde que a diferença entre as fontes permaneça dentro de uma faixa razoável. Edwin H. Land estudou esse fenômeno na década de 1970 e desenvolveu sua teoria retinex da constância de cor.
Os dois fenômenos podem ser explicados e modelados matematicamente por teorias de adaptação cromática e aparência da cor, como CIECAM02 e iCAM. A teoria tricromática da visão não precisa ser descartada. Ela pode ser complementada pela compreensão de como o sistema visual se adapta às mudanças no ambiente de observação.
Reprodução
A reprodução de cores é a técnica de criar cores para o olho humano que correspondam de forma fiel à cor desejada. Ela trata de como construir um espectro de comprimentos de onda capaz de produzir determinada percepção cromática em um observador. A maioria das cores não é formada por cores espectrais puras, mas por misturas de diferentes comprimentos de onda. Mesmo assim, essas cores não espectrais costumam ser caracterizadas por seu comprimento de onda dominante, isto é, o comprimento de onda único que produz uma sensação mais próxima da cor não espectral. O comprimento de onda dominante é aproximadamente equivalente ao matiz.
Há percepções cromáticas que, por definição, não podem corresponder a cores espectrais puras, seja por causa da dessaturação, seja porque pertencem aos púrpuras, formados pela mistura de luz vermelha e violeta, situadas em extremos opostos do espectro. Entre as cores necessariamente não espectrais estão as cores acromáticas, como preto, cinza e branco, e cores como rosa, bronzeado e magenta.
Dois espectros luminosos diferentes que produzam o mesmo efeito nos três receptores de cor do olho humano serão percebidos como a mesma cor. Eles são metâmeros dessa cor. Um exemplo é a luz branca emitida por lâmpadas fluorescentes, cujo espectro geralmente é formado por algumas faixas estreitas, enquanto a luz do dia possui um espectro contínuo. O olho humano não distingue esses espectros apenas olhando diretamente para a fonte, embora a reprodução cromática de cada fonte possa alterar a aparência dos objetos iluminados por essas luzes metaméricas.
Da mesma forma, a maioria das percepções cromáticas humanas pode ser produzida por uma mistura de três cores chamadas primárias. Esse princípio é usado para reproduzir cenas coloridas em fotografia, impressão, televisão e outros meios. Existem diferentes métodos, ou espaços de cores, para especificar uma cor por meio de três cores primárias. Cada método apresenta vantagens e limitações de acordo com a aplicação.
Nenhuma mistura de cores, porém, produz uma resposta realmente idêntica à de uma cor espectral. É possível chegar perto, principalmente nos comprimentos de onda maiores, onde o diagrama de cromaticidade do espaço de cores CIE 1931 tem uma borda quase reta. Por exemplo, a mistura de luz verde de 530 nm com luz azul de 460 nm produz uma luz ciano levemente dessaturada, pois a resposta do receptor vermelho à mistura das luzes verde e azul é maior do que seria diante de uma luz ciano pura de 485 nm com a mesma intensidade da mistura.
As cores reproduzidas, por isso, nunca são cores espectrais perfeitamente saturadas, e as cores espectrais não podem ser igualadas de modo exato. Cenas naturais, porém, raramente contêm cores completamente saturadas e podem ser aproximadas de forma eficaz por sistemas de reprodução com três primárias. O conjunto de cores que determinado sistema de reprodução consegue produzir é chamado de gama. O diagrama de cromaticidade da CIE pode ser usado para representá-la. A gama dos sistemas de impressão a cores é mais difícil de analisar porque suas primárias geralmente também não são puras.
Outro problema dos sistemas de reprodução está na medição inicial da cor, ou colorimetria. As características dos sensores cromáticos de dispositivos de medição, como câmeras e scanners, muitas vezes diferem bastante das características dos receptores do olho humano.
Um sistema de reprodução de cores "ajustado" para uma pessoa com visão cromática normal pode produzir resultados perceptivamente diferentes para outros observadores devido às variações individuais em relação ao observador colorimétrico padrão.
As diferentes respostas cromáticas dos dispositivos podem causar problemas quando não são administradas corretamente. Para informações de cor armazenadas e transmitidas digitalmente, técnicas de gerenciamento de cores, como as baseadas em perfis ICC, ajudam a evitar distorções na reprodução. O gerenciamento de cores não elimina as limitações de gama dos dispositivos de saída, mas pode ajudar a mapear as cores de entrada para a gama que o dispositivo consegue reproduzir.
Síntese aditiva
A síntese aditiva produz luz colorida pela combinação de luz de duas ou mais cores diferentes. Vermelho, verde e azul são as cores primárias aditivas usadas normalmente em sistemas como projetores, televisores e terminais de computador.
Síntese subtrativa
A síntese subtrativa usa corantes, tintas, pigmentos ou filtros para absorver determinados comprimentos de onda da luz e deixar outros passarem. A cor exibida por uma superfície vem das partes do espectro visível que não são absorvidas e permanecem visíveis. Sem pigmentos ou corantes, as fibras dos tecidos, as bases das tintas e o papel costumam ser formados por partículas que espalham bem a luz branca, formada por todas as cores, em todas as direções. Quando se acrescenta um pigmento ou uma tinta, alguns comprimentos de onda são absorvidos, ou "subtraídos", da luz branca, fazendo com que luz de outra cor chegue ao olho.
Se a fonte de luz não for branca pura, como ocorre com quase toda iluminação artificial, o espectro resultante pode parecer ligeiramente diferente. Uma tinta vermelha observada sob luz azul pode parecer preta. A tinta vermelha é vermelha porque espalha principalmente os componentes vermelhos do espectro. Se for iluminada apenas por luz azul, essa luz será absorvida pela tinta, fazendo com que o objeto pareça preto.
O modelo subtrativo também prevê a cor resultante da mistura de tintas e de meios semelhantes, como corantes têxteis, seja quando aplicados em camadas, seja quando misturados antes da aplicação. No caso da tinta previamente misturada, a luz incidente interage com muitas partículas diferentes de pigmento, em diferentes profundidades da camada de tinta, antes de voltar a emergir.
Cor estrutural
As cores estruturais são produzidas por efeitos de interferência, e não por pigmentos. Esses efeitos surgem quando um material possui linhas paralelas muito finas, uma ou mais camadas finas paralelas ou outras microestruturas com dimensões comparáveis ao comprimento de onda da cor. Se as microestruturas estiverem distribuídas aleatoriamente, comprimentos de onda menores serão espalhados de forma preferencial, produzindo cores relacionadas ao efeito Tyndall. Entre os exemplos estão o azul do céu, produzido pelo espalhamento de Rayleigh em estruturas muito menores que o comprimento de onda da luz, neste caso as moléculas do ar, o brilho das opalas e o azul da íris humana. Quando as microestruturas estão alinhadas em arranjos, como os sulcos de um CD, elas se comportam como uma rede de difração. A rede reflete diferentes comprimentos de onda em direções distintas devido à interferência, separando a luz branca em luzes de diferentes comprimentos de onda. Quando a estrutura é formada por uma ou mais camadas finas, ela reflete alguns comprimentos de onda e transmite outros de acordo com a espessura das camadas.
A cor estrutural é estudada na óptica de filmes finos. As cores estruturais mais ordenadas ou que mais mudam com o ângulo de observação são iridescentes. A cor estrutural produz os azuis e verdes das penas de muitas aves, como o gaio-azul, e também cores de asas de certas borboletas e carapaças de besouros. Variações no espaçamento do padrão frequentemente causam iridescência, como nas penas de pavão, em bolhas de sabão, películas de óleo e madrepérola, porque a cor refletida depende do ângulo de observação. Muitos cientistas pesquisaram asas de borboletas e carapaças de besouros, entre eles Isaac Newton e Robert Hooke. Desde 1942, a microscopia eletrônica é empregada nesse estudo e permitiu o desenvolvimento de produtos que exploram a cor estrutural, como cosméticos "fotônicos".
Cores ótimas
Cores ótimas são as cores de maior cromaticidade que superfícies podem apresentar. Em outras palavras, correspondem ao limite teórico da cor dos objetos.* A tecnologia existente não permite produzir objetos com essas cores, ao menos sem recorrer a fenômenos físicos mais elaborados.
* Com reflexão clássica. Fenômenos como fluorescência ou coloração estrutural podem fazer com que a cor de um objeto fique fora do sólido de cores ótimas.
A representação da gama delimitada pelas cores ótimas em um espaço de cores é chamada de sólido de cores ótimas, ou sólido de cores de Rösch–MacAdam.
O espectro de refletância de uma cor corresponde à quantidade de luz de cada comprimento de onda que ela reflete em proporção a um máximo definido como reflexão total daquele comprimento de onda, com valor 1, ou 100%. Se o espectro de refletância de uma cor assumir somente valores 0, ou 0%, e 1, ou 100%, em todo o espectro visível, e tiver no máximo duas transições entre 0 e 1 ou entre 1 e 0, essa cor será ótima. Nenhum material ou pigmento disponível possui essas propriedades.
Há quatro tipos possíveis de espectro de cor ótima:
- A refletância passa de zero nas duas extremidades do espectro para um na região intermediária, como na imagem à direita.
- A refletância passa de um nas extremidades para zero na região intermediária.
- A refletância começa em 1 no início do espectro visível, passa para 0 em algum ponto intermediário e permanece em 0 até o fim.
- A refletância começa em 0 no início do espectro visível, passa para 1 em algum ponto intermediário e permanece em 1 até o fim.
O primeiro tipo produz cores semelhantes às cores espectrais e acompanha aproximadamente a parte em forma de ferradura do diagrama de cromaticidade CIE xy, o locus espectral. Em superfícies, essas cores possuem maior cromaticidade, embora menor pureza espectral. O segundo tipo produz cores semelhantes às da linha reta do diagrama de cromaticidade CIE xy, a linha dos púrpuras, mas, em superfícies, também possui maior cromaticidade e menor pureza espectral. Essas cores tendem ao magenta ou aos tons de roxo. O terceiro tipo forma as cores da borda "quente" e aguda do sólido de cores ótimas. O quarto forma as cores da borda "fria" e aguda.
Nos sólidos de cores ótimas, as cores do espectro visível são teoricamente pretas. Isso ocorre porque seu espectro de refletância tem valor 1, ou 100%, em apenas um comprimento de onda e 0 em todos os demais comprimentos de onda visíveis, infinitamente numerosos. Assim, sua luminosidade em relação ao branco é 0 e seu croma também é 0, embora a pureza espectral seja 100%. Em resumo, nos sólidos de cores ótimas, as cores espectrais equivalem ao preto em luminosidade e croma, mas têm pureza espectral total e ficam sobre o locus espectral em forma de ferradura no diagrama de cromaticidade.
Em espaços de cores lineares, como o LMS ou o CIE 1931 XYZ, o conjunto de semirretas que partem da origem, o preto de coordenadas (0, 0, 0), e passam por todos os pontos que representam as cores do espectro visível, juntamente com a parte de um plano que atravessa as semirretas violeta e vermelha, as duas extremidades do espectro visível, formam o "cone espectral". O ponto preto de coordenadas (0, 0, 0) do sólido de cores ótimas, e somente ele, é tangente ao cone espectral. O ponto branco de coordenadas (1, 1, 1), e somente ele, é tangente ao "cone espectral invertido", que é simétrico ao cone espectral em relação ao ponto cinza médio de coordenadas (0,5, 0,5, 0,5). Isso significa que, em espaços de cores lineares, o sólido de cores ótimas possui simetria central.
Na maioria dos espaços de cores, a superfície do sólido de cores ótimas é lisa, com exceção de dois pontos, preto e branco, e de duas bordas agudas. A borda "quente" vai do preto ao vermelho, ao laranja, ao amarelo e ao branco. A borda "fria" vai do preto ao violeta profundo, ao azul, ao ciano e ao branco. Isso decorre do seguinte processo. Se a parte do espectro de refletância de uma cor corresponder apenas ao vermelho espectral, situado em uma extremidade do espectro, ela será percebida como preta. Se a parte de reflexão total for ampliada para abranger desde a extremidade vermelha até os comprimentos de onda amarelos, será percebida como vermelha ou laranja. Se essa parte for ampliada ainda mais e alcançar comprimentos de onda verdes, será percebida como amarela. Com nova ampliação, passará a abranger mais comprimentos de onda do que o semicromo amarelo e se aproximará do branco, que é atingido quando todo o espectro é refletido. Esse processo é chamado de "cumulação". A cumulação pode começar em qualquer uma das extremidades do espectro visível. O exemplo anterior começa na extremidade vermelha e forma a borda "quente". Quando começa na extremidade violeta, forma a borda "fria".
Em computadores, um sólido de cores ótimas pode ser calculado com grande precisão em poucos segundos. Em geral, calculam-se apenas os limites de MacAdam, isto é, as cores ótimas que formam a fronteira do sólido, porque todas as demais cores possíveis de superfícies ficam dentro dessa fronteira.
Cores de croma máximo, semicromos ou cores plenas
Cada matiz possui um ponto de croma máximo, chamado de semicromo ou cor plena. Um objeto não pode apresentar uma cor daquele matiz com croma maior. O químico e filósofo alemão Wilhelm Ostwald chamou essas cores de semicromos ou cores plenas no início do século XX.
Se B for o comprimento de onda complementar de A, a reta que liga A a B atravessa o eixo acromático em um espaço de cores linear, como LMS ou CIE 1931 XYZ. Se o espectro de refletância de uma cor for 1, ou 100%, em todos os comprimentos de onda entre A e B, e 0 em todos os comprimentos de onda da outra metade do espaço de cores, essa cor será uma cor de croma máximo, um semicromo ou uma cor plena. Daí vem o termo semicromo. As cores de croma máximo são, portanto, um tipo de cor ótima.
As cores plenas estão longe de ser monocromáticas em termos físicos, embora não necessariamente em termos perceptivos. Se a pureza espectral de um semicromo for aumentada, seu croma diminui, porque ele se aproxima do espectro visível e, com isso, do preto.
Em espaços de cores perceptualmente uniformes, a luminosidade das cores plenas varia de cerca de 30% nos matizes azul-violeta a cerca de 90% nos matizes amarelados. O croma de cada ponto de croma máximo também varia conforme o matiz. Em sólidos de cores ótimas representados em espaços perceptualmente uniformes, semicromos como vermelho, verde, violeta e magenta possuem croma alto, enquanto semicromos como amarelo, laranja e ciano possuem croma um pouco menor.
Perspectiva cultural
Os significados e associações das cores podem ter grande peso em obras de arte, inclusive na literatura.
Associações
Cores individuais possuem diferentes associações culturais, como as cores nacionais, tratadas em artigos sobre cada cor e em simbolismo das cores. A psicologia das cores procura determinar os efeitos das cores sobre emoções e atividades humanas. A cromoterapia é uma terapia pseudocientífica atribuída a diferentes práticas orientais. As associações dadas às cores variam entre países e culturas.
Experimentos encontraram efeitos de determinadas cores sobre a cognição. Pesquisadores da Universidade de Linz, na Áustria, observaram que a cor vermelha reduzia o desempenho cognitivo de homens em determinadas tarefas. A combinação das cores vermelho e amarelo pode estimular a fome, efeito explorado por redes de restaurantes.
A cor também participa da memória. Uma fotografia em preto e branco tende a ser um pouco menos memorável do que uma fotografia colorida. Há também pesquisas indicando que usar cores vivas pode tornar uma pessoa mais memorável para aqueles que a encontram.
Terminologia
As cores variam em propriedades como matiz, com tonalidades de vermelho, laranja, amarelo, verde, azul e violeta, além de saturação e brilho. Alguns nomes de cores derivam de objetos que possuem aquela cor, como "laranja" e "salmão", enquanto outros são abstratos, como "vermelho".
No estudo de 1969 Basic Color Terms: Their Universality and Evolution, Brent Berlin e Paul Kay propuseram um padrão para os nomes de cores "básicas", como "vermelho", em oposição a expressões como "vermelho-alaranjado", "vermelho-escuro" ou "vermelho-sangue", tratadas como tonalidades de vermelho. Todas as línguas com dois nomes "básicos" de cores distinguiriam cores escuras ou frias de cores claras ou quentes. As cores seguintes a serem diferenciadas costumam ser vermelho e depois amarelo ou verde. Línguas com seis cores "básicas" foram classificadas como possuidoras de preto, branco, vermelho, verde, azul e amarelo. Berlin e Kay propuseram outras semelhanças entre línguas até chegar a um conjunto de doze cores: preto, cinza, branco, rosa, vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, roxo, marrom e azul-celeste, sendo esta última distinta do azul em russo e italiano, mas não em inglês.
Ver também
- Teoria das cores, organização e uso das cores em sistemas artísticos e científicos
- Espaço de cores, representação matemática de conjuntos de cores
- Colorimetria, medição quantitativa da cor
- Espectro visível, faixa da radiação eletromagnética perceptível ao olho humano
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