Composição do olho humano e as cores

O olho humano é uma esfera com cerca de 2,5 cm de diâmetro e 7 g de peso. É constituído pela Íris e pela retina, no entanto a retina é a parte fundamental que permite a sensação das cores. Como é de salientar, a luz tem uma interferência directa na forma como vemos as coisas e obviamente as suas cores.

No olho humano, a luz atravessa, em primeiro lugar, a córnea, passa pela íris, que é a responsável por regular a quantidade de luz que está a ser recebida, através da pupila (conhecida como menina dos olhos). Seguidamente é focada pelo cristalino e projectada na retina. Esta última, por sua vez, é composta pelos Bastonetes (visão escotópica) e pelos cones (visão fotópica). Tanto os cones como os bastonetes estão distribuídos de forma diferente pela retina.

 

 

 

Os cones e os bastonetes, não são mais do que as células fotorreceptoras, que compõem a retina, sendo que as primeiras são as responsáveis pela visão das cores, nomeadamente do azul, vermelho e verde.

O que acontece é que existem grupos de cones que apenas distinguem o azul, outros o vermelho e outros o verde, e é através da interacção entre estes diferentes grupos de cones que, o ser humano consegue distinguir toda a vasta série de cores que, ao nossos olhos, existem.

De salientar que, a falta de um destes grupos de cones leva à tão conhecida doença de Daltonismo.

Os bastonetes não conseguem distinguir as cores e como requerem pouca luminosidade, têm maior acção à noite.

Olho humano

O olho humano é o órgão responsável pela visão no ser humano. Tem diâmetro antero-posterior de aproximadamente 24,15 milímetros, diâmetros horizontal e vertical ao nível do equador de aproximadamente 23,48 milímetros, circunferência ao equador de 75 milímetros, pesa 7,5 gramas e tem volume de 6,5cc.

Diagrama esquemático do olho humano.

Anatomia

Figura mostrando o olho humano em sua órbita.

O globo ocular recebe este nome por ter a forma de um globo, que por sua vez fica acondicionado dentro de uma cavidade óssea e protegido pelas pálpebras. Possui em seu exterior seis músculos que são responsáveis pelos movimentos oculares, e também três camadas concêntricas ligadas entre si com a função de visão, nutrição e protecção. A camada externa é constituída pela córnea e a esclera e serve para protecção. A camada média ou vascular é formada pela íris, a coróide, o cório ou uvea, e o corpo ciliar. A camada interna é constituída pela retina que é a parte nervosa.

Existe ainda o humor aquoso que é um líquido incolor e que existe entre a córnea e o cristalino. O humor vítreo é uma substância gelatinosa que preenche todo o espaço interno do globo ocular também entre a córnea e o cristalino. Tudo isso funciona para manter a forma esférica do olho.

Figura mostrando os músculos da órbita, que movimentam o olho.

 

 

 

Anatomia do olho humano.

Membrana conjuntiva é uma membrana que reveste internamente duas dobras da pele que são as pálpebras. São responsáveis pela protecção dos olhos e para espalhar o líquido que conhecemos como lágrima.

O líquido que conhecemos como lágrimas são produzidos nas glândulas lacrimais, sua função é espalhar esse líquido através dos movimentos das pálpebras lavando e lubrificando o olho.

O ponto cego é o lugar de onde o nervo óptico sai do olho. É assim chamada porque não existem, no local, receptores sensoriais, não havendo, portanto, resposta à estimulação.

O cristalino é uma espécie de lente que fica dentro de nossos olhos. Está situado atrás da pupila e orienta a passagem da luz até a retina. A retina é composta de células nervosas que leva a imagem através do nervo óptico para que o cérebro as interprete.

Não importa se o cristalino fica mais delgado ou espesso, estas mudanças ocorrem de modo a desviar a passagem dos raios luminosos na direcção da mancha amarela. À medida que os objectos ficam mais próximos o cristalino fica mais espesso, e para objectos a distância fica mais delgado a isso chamamos de acomodação visual.

O olho ainda apresenta, as pálpebras, as sobrancelhas, as glândulas lacrimais, os cílios e os músculos oculares. A função dos cílios ou pestanas é impedir a entrada de poeira e o excesso da luz. As sobrancelhas também têm a função de não permitir que o suor da testa entre em contacto com os olhos.

 

Mecanismo de visão

Os raios luminosos atravessam a córnea, o cristalino, o humor aquoso e o humor vítreo e atingem a retina. O mecanismo da visão pode ser melhor entendido, se compararmos o globo ocular a uma câmara fotográfica: o cristalino seria a objetiva; a Íris, o diafragma, e a retina seria a placa ou película. Desta maneira os raios luminosos, ao penetrarem na córnea e no humor aquoso, passando pela pupila, chegam ao cristalino, que leva a imagem mais para trás ou para frente, permitindo que ela se projete sobre a retina.

Na máquina fotográfica, o meio transparente é a lente e a superfície sensível à luz, o filme. No olho, a luz atravessa a córnea, o humor aquoso, o cristalino e o humor vítreo e se dirige para a retina, que funciona como o filme fotográfico; a imagem formada na retina também é invertida, como na máquina fotográfica.

O nervo óptico conduz os impulsos nervosos para o centro da visão, no cérebro, que o interpreta e nos permite ver os objectos nas posições em que realmente se encontram.

Adaptação no escuro

A transição da visão diurna - baseada nos cones - para a visão noturna - baseada nos bastonetes - não é instantânea. Tal fenômeno é denominado adaptação no escuro e depende de diversos factores, entre eles: dilatação das pupilas, regeneração da rodopsina e ajuste funcional da retina, de forma que os bastonetes estejam mais disponíveis para as células ganglionares, uma vez que os bastonetes não são encontrados na fóvea, mas apenas na retina periférica.

Iluminantes padrão

Fontes luminosas e o IRC

Os primeiros modelos matemáticos para especificação numérica de cores surgiram em 1931, e, a partir deles, a Comissão Internacional de Iluminação, CIE (Commission International de I’Eclairage) criou o Índice de Reprodução de Cores (IRC) ou do inglês Color Rendering Index (CRI). A finalidade desse índice é classificar as fontes iluminantes de acordo com sua capacidade de reproduzir com fidelidade as cores quando comparadas com um iluminante padrão CIE.

É importante entender, entretanto, a diferença entre fonte e iluminante de acordo com a terminologia adoptada pela CIE. Fonte é uma luz que depende de uma fonte energética para gerar a iluminação, ou seja, uma fonte física. Iluminante, por sua vez, é uma luz definida por sua energia espectral, porém, pode originar de uma fonte física ou natural.

A luz de uma lâmpada em seu ambiente de trabalho ou casa, origina então de uma fonte iluminante, manipulável, que pode ter sua energia espectral medida com equipamento adequado. O CIE estabelece o padrão dessa energia espectral que cada modelo de iluminante deve ter para sua comercialização. Um iluminante natural porém, nem sempre pode ter sua energia espectral medida. O CRI ideal da fonte luminosa deve ser acima de 90%, medidos por um espectro radiômetro ou um Kelvinômetro.

Classificação dos iluminantes:

A	Incandescente
C	Luz do dia Filtrada (sem UV)
D50	Luz do dia (9horas)
D65	Luz do dia (12 horas)
D75	Luz do dia (Linha do Equador)
F2	Fluorescente Cool White (Branca Fria)
F7	Fluorescente Broad Band White
F11	Fluorescente TL84 (Comercial)
F12	Fluorescente Ultralume 3000

 

Como os iluminantes afectam as cores?

 

A luz emitida pelas fontes luminosas, portanto, possuem cor, e influenciam directamente a cor do objecto de observação sob este. Podemos medir a curva espectral de iluminantes com o auxílio de um espectro radiômetro e descobrir qual a principal cor emitida pelo iluminante.

Muitas cores podem ter em comum um fenômeno de cores conhecido como metamerismo, quando vistos sob diferentes fontes de luz. Duas cores podem parecer idênticas sob uma fonte, mas parecer completamente diferente sob outra fonte. Esse pode ser potencialmente um grande problema se a cor do produto muda quando chega á prateleira. Por isso as cabines de luz de aprovação, geralmente possuem vários iluminantes diferentes, a fim de comparar amostra e padrão sob vários iluminantes, ajudando a evitar assim, o metamerismo.

Mas não é só a cor do iluminante que influencia a cor do objecto. A cor do ambiente, no nosso caso, da cabine, também deve ser a mais neutra possível. As superfícies devem ser foscas, pois o brilho do ambiente sob o objecto deve ser evitado, para um resultado mais neutro. A cor da roupa também pode ser reflectida sobre o objecto, e apesar de parecer perfeccionismo, também faz parte do ambiente. A cor padrão utilizada no mercado a fim de se atingir essa neutralidade é o cinza Munsell N8 Fosco. A iluminação pode ser directa, através do uso de difusores para evitar que o brilho sobre a amostra reflecte directamente nos olhos e atrapalhe a visão do observador, ou com os iluminantes posicionados à um angulo maior que 30º em relação ao objecto.

Tolerâncias para aprovação de cores

Tolerâncias de variação para aprovações de cores levam em consideração o facto de que até um certo limite de variação o olho humano é incapaz de perceber a diferença. Não há sentido, no entanto, em querer ou tentar a perfeição na aprovação, exigindo números exactos entre padrão e amostra.

Corpo negro

Um corpo negro é, no âmbito da física, um objecto idealizado que absorve a totalidade da radiação electromagnética que incide sobre si e reemite a energia absorvida num espectro contínuo. O facto de nenhuma luz (radiação electromagnética visível) ser reflectida ou transmitida faz com que dito objecto surja a negro quando está frio. Emite no entanto um espectro de luz dependente da temperatura.

 

Radiação de corpo negro A referida radiação térmica emitida por corpos negros é designada por radiação de corpo negro. No espectro electromagnético quanto mais curto for o comprimento de onda maior é a frequência, encontrando-se os valores mais altos desta última associados a temperaturas mais elevadas. A cor de um objecto mais quente está assim mais próxima da zona azul do espectro, e a de um objecto mais frio mais próxima da zona vermelha do espectro.
Os corpos negros à temperatura ambiente emitem sobretudo radiações com comprimentos de onda no espectro dos infravermelhos mas, à medida a sua temperatura ultrapassa algumas centenas de graus Celsius, começam igualmente a emitir no espectro da luz visível: Inicialmente vermelho, e depois respectivamente laranja, amarelo, branco, e por fim azul, à medida que a temperatura vai aumentando. Na altura em que o objecto está a emitir luz branca emite também uma quantidade substancial de radiação ultravioleta.
As emissões de corpo negro permitem apurar o estado de equilíbrio térmico de um campo contínuo. Na física clássica cada função da série de Fourier em equilíbrio térmico deve ter a mesma energia. Esta abordagem dá origem a um paradoxo designado por catástrofe dos ultravioletas, segundo o qual há uma quantidade infinita de energia em qualquer campo contínuo. Os corpos negros podem testar as propriedades de equilíbrio térmico pelo facto de emitirem radiação que é distribuída termicamente.

À medida que a temperatura aumenta o pico da radiação de corpo negro curva em direcção a comprimentos de onda mais longos

A temperatura da lava pode ser estimada pela observação da sua cor

História
O termo “corpo negro” foi introduzido pelo físico alemão Gustav Kirchhoff em 1860. O estudo das leis de corpo negro conduziu historicamente ao desenvolvimento da disciplina da mecânica quântica no início do século XX.
Foram as questões levantadas pela catástrofe dos ultravioletas que levaram Max Planck a introduzir a noção de quanta.

Explicação
A radiação de corpo negro manifesta-se sob a forma de luz quando aquele se encontra em equilíbrio térmico a uma determinada temperatura, sendo assim a referência para a luz em estado de equilíbrio termodinâmico. Está estabelecido experimentalmente que a radiação em estado de equilíbrio é aquela presente numa cavidade de limites rígidos com um corpo negro no seu interior. Não existem corpos negros em sentido restrito na natureza, embora a grafite seja material mais aproximado e uma caixa fechada com paredes de grafite num estado de equilíbrio térmico permita uma boa noção da radiação ideal de corpo negro. Já uma cavidade que não contenha qualquer material negro emite radiação de corpo negro quando em equilíbrio, um facto que foi descoberto experimentalmente por Kirchhoff.
Pelo facto da luz constituir a oscilação de um campo electromagnético contínuo, o estudo da radiação de corpo negro revela a forma como os campos contínuos podem possuir uma temperatura (algo que contradiz a física clássica). O facto do estado térmico da luz ser tão confuso antes do advento da mecãnica quântica deu origem a que os postulados feitos no século XIX de que a luz era um equilíbrio térmico fossem feitos com muito cuidado.
Um objecto a uma temperatura fixa T (como um forno) regista uma certa incandescência. O seu ponto de Draper é o nome atribuído ao ponto no qual todos os sólidos apresentam uma ténue incandescência vermelha (a cerca de 798º K). A 1000º K o forno aparenta ser vermelho, e a 6000º K aparenta ser branco. Independentemente da forma como forno em questão é construído, a cor da luz depende apenas da temperatura (desde que o material não seja demasiado brilhante). O facto da cor constituir uma medida directamente visível do comprimento de onda faz com que a luz a diferentes temperaturas possua também uma diferente distribuição de energia entre os vários comprimentos de onda. A quantidade de energia E por unidade de volume ao comprimento de onda λ e a uma temperatura T é a designada curva de corpo negro. Experiências pormenorizadas revelaram que a curva de corpo negro depende apenas da temperatura e não do corpo emissor. Isto sugere que a luz deriva de facto do equilíbrio térmico, e que o conceito de luz à temperatura T faz sentido.
Dois objectos que se encontram à mesma temperatura mantêm-se em equilíbrio, pelo que um corpo à temperatura T rodeada por uma nuvem de luz também à temperatura T vai em média emitir tanta luz para a nuvem quanta a que absorve da mesma.
O princípio do equilíbrio detalhado afirma que não existem correlações estranhas entre o processo de emissão e o de absorção. O primeiro não é afectado pelo segundo mas apenas pelo astado térmico do corpo emissor. Isto significa que a luz total emitida por um corpo à temperatura T (seja ou não negro) é sempre igual ao total de luz que o mesmo corpo iria absorver se estivesse rodeado de luz à temperatura T. Quando o corpo é negro a absorção é contudo óbvia: a quantidade de luz absorvida é toda a luz que incide sobre a superfície do mesmo. Para um corpo negro muito maior do que o comprimento de onda, a energia luminosa absorvida a qualquer comprimento de onda λ por unidade de tempo é somente proporcional à curva de corpo negro. Esta última é assim a quantidade de luz emitida por um corpo negro, justificando o seu nome.
A lei da radiação térmica de Kirchhoff postula assim que se a curva de emissões de corpo negro for uma característica térmica da luz (a qual depende somente da temperatura das paredes da cavidade) desde que a cavidade possua algum material perfeito de corpo negro e se encontre em equilíbrio radiativo.

Absorção e reflexão de luz

A Luz e a superfície:

Quando a luz incide sobre uma superfície, muda de direcção e a qualidade da mesma, esta pode ser: Refletida, absorvida, difundida ou a mistura das três.

A luz absorvida:
É quando a luz que incide sobre uma superfície escura (negra), é absorvida totalmente. Os elementos escuros transformam a energia luminosa em calor. Um exemplo disso, seria a cor escura à hora de fabricar ou desenhar a roupa de inverno, para captar mais calor através da luz solar.

Luz refletida:
É quando a luz incide sobre uma superfície muito clara e brilhante, por exemplo a que se produz num espelho. Toda a luz é refletida numa direcção quase única, não em todas as direcções como estabelecia a lei de Lambert. Para a reflexão especular, a luz chega a atingir a superfície.

Transmissão directa ou difusa:

Por transmissão Directa entende-se quando a luz penetra num plástico ou qualquer corpo, sem ser dispersada ou difusa pelas irregularidades na superfície.

Transmissão Difusa é quando uma verdadeira quantidade de luz que é dispersada ou difusa pelas irregularidades da superfície. Alguma classe de materiais como os cristais difundem a luz dura que os penetra, transformando-a em luz mais macia.

Fontes de Luz

Nos meios de comunicação a iluminação pode fazer-se com fontes de luz natural (luz do dia- sol ) ou luz artificial (lâmpadas e reflectores)

Se considerarmos que a luz branca é um conjunto de uma grande variedade da radiações monocromáticas mais ou menos equilibradas em número e intensidade, deveríamos admitir também que as proporções entre as distintas radiações poderiam variar, podendo considerar espectros que contenham maior ou menor proporção de uns ou outros tipos de radiações.

Sendo assim a proporção das radiações vermelhas, verdes, azuis, etc., das fontes de produção de luz, pode ser diferente para cada destas fontes.

A Luz solar apresenta uma distribuição bastante equilibrada nas suas radiações. A Lâmpada de tipo doméstico tem maior conteúdo de vermelho.

Luz natural

Proveniente do sol, directa ou dispersa pelas nuvens, é muito utilizada na tomada das imagens em vídeo. Entre os problemas que podem surgir na utilização desta fonte de luz podemos contar os seguintes:

1.- Uma certa imprevisibilidade em quanto ao carácter da luz solar. O céu com nuvens produz uma luz difusa e dispersa enquanto que o sol ao meio dia produzirá uma luz dura e com fortes contrastes.

2.- Mudança rápida na temperatura de cor ao longo do dia, o que origina reproduções cromáticas incorrectas .

3.- A constante mudança da direcção da luz que acaba por afectar a situação das sombras n os objectos imóveis

4.- A diferença da duração da luz diurna no inverno e no verão.

5.- A distinta angulação do sol em relação à terra segundo as estações do ano.

6.- A necessidade de recorrer à utilização de superfícies pouco reflectoras que ajudem a diminuir o contraste entre luzes e sombras.

7.- Ter de recorrer a fontes de iluminação artificial para corrigir os efeitos da luz natural ou para criar efeitos, provocando algumas inconpatibiliades que obrigam a utilização de filtros nos projectores de iluminação.

Luz artificial

A principal desvantagem deste tipo de luz prende-se com a dificuldade de iluminar grandes espaços que exigem um enorme potencial eléctrico. Um outro problema é a incompatibilidade com as diversas fontes de luz pelas diferenças de temperatura de cor. Mesmo com estas dificuldades os operadores de imagem muitas vezes preferem a luz artificial , conseguem controlar melhor todos os parâmetros que intervém na iluminação de um objecto: a potência luminosa, a suavidade ou dureza da luz, o controlo da luz e das sombras, a direcção do foco luminoso, temperatura de cor e a filtragem.