Colorimetria

A colorimetria é “a ciência e a tecnologia utilizadas para quantificar e descrever fisicamente a percepção da cor humana”. É semelhante à espectrofotometria, mas se distingue pelo seu interesse em reduzir os espectros aos correlatos físicos da percepção de cor, na maioria dos casos os valores de tristimulus do espaço de cor CIE 1931 XYZ e quantidades relacionadas.

A colorimetria é a disciplina psicofísica que visa medir a cor. Ele liga medições físicas feitas na luz para percepções coloridas.

A luz é uma radiação eletromagnética que só pode ser completamente descrita pelo seu espectro; mas apenas três quantidades numéricas derivadas das medidas do espectro de luz são necessárias para identificar a cor de modo que as comparações de cores válidas possam ser feitas sobre as luzes em questão sem vê-las.

A colorimetria apóia o exame visual em todos os casos em que seja desejável um achado objetivo, como no controle de qualidade de tintas, vernizes e manchas; na resolução de disputas entre fornecedores e clientes, ou entre fabricantes para problemas de modelo; e também no caso em que seja necessária uma precisão maior do que a avaliação visual, como na química ou, mais recentemente, no acompanhamento da maturação dos frutos na árvore.

A colorimetria básica, estudando a reação humana aos estímulos de luz isolados, foi desenvolvida a partir de meados do século XIX. Os estudos colorimétricos continuaram com o estudo mais complexo das diferenças de cores, adaptação visual e interação de cores, e caracteres visuais mais complexos, como transparência, brilho e perle, cuja percepção é inseparável da cor.

Instrumentos
O equipamento colorimétrico é semelhante ao utilizado na espectrofotometria. Alguns equipamentos relacionados também são mencionados para completude.

Um colorímetro tristimulus mede os valores tristimulus de uma cor.
Um espectroradiômetro mede o brilho espectral absoluto (intensidade) ou irradiação de uma fonte de luz.
Um espectrofotômetro mede a reflectância espectral, transmitância ou irradiação relativa de uma amostra de cor.
Um espectrocolorímetro é um espectrofotômetro que pode calcular valores de tristimulus.
Um densitômetro mede o grau de luz passando ou refletido por um sujeito.
Um medidor de temperatura de cor mede a temperatura de cor de um iluminante incidente.

Medição de cor

Espectro de LEDs em vermelho, verde, azul e branco. Valência de cor corresponde à designação, a luz no espectro é o estímulo de cor
A cor aqui é sempre valência de cor, a sensação percebida pelo olho a partir de um estímulo de cor. O objetivo de medição não é o estímulo de cor (físico, espectral) mas a valência de cor (efetiva). Menos comum, mas mais preciso é o termo medição de valência de cor. A medição é realizada em princípio de acordo com a lei Lambert-Beer, que é cumprida apenas em medidas monocromáticas. Portanto (o mais estreito possível), os intervalos de comprimentos de onda são formados e medidos.

Até agora, apenas uma detecção instrumental do estímulo de cor é possível; A representação numérica desejada da valência de cor como um sistema de cores requer, portanto, um aparelho matemático ou um filtro de material adequado. Em outras palavras, a medição é feita de forma instrumental de acordo com a composição espectral da luz gravada, a transformação (Figura) na absorção de três pinos é feita por cálculo. O achado da função de mapeamento exato, o design do espaço de cores, é o problema ainda existente da medição de valência de cor.

Demarcação
Os três cones humanos fornecem inevitavelmente três valências de cor que devem ser avaliadas. A medição de cor deve ser uma medida “orientada a sentido” de três valências de cor. A determinação de outros números de medição, como a brancura do papel, o número de cor de iodo, os números de grau de branqueamento ou a colorimetria, estão aqui no sentido mais estreito para não ser entendido como medida de cor. Da mesma forma, uma detecção de cor não é a medida de cor para atribuir, uma vez que o resultado de uma detecção de cor é um resultado de cores ou números de cores – mas não um Farbmaßzahl.

Métodos de medição
Existem vários métodos para medir a cor (valências de cor).

Método de igualdade
Neste método, a amostra de exame é comparada com uma série de padrões padrão conhecidos por um dispositivo técnico ou visualmente com o olho até que a igualdade seja estabelecida de forma confiável. Também é possível oferecer as cores básicas selecionadas (três) proporcionalmente. As implementações técnicas são o giroscópio de cor ou a vista Maxwelliana. No primeiro caso, a resolução temporal do dispositivo de medição (por exemplo, o olho) é subestimada por uma mudança rápida, no segundo caso, uma distribuição espacial das cores primárias é trazida para uma superfície (aparentemente) comum por uma desfocagem e percebido pelo olho como uma impressão de cor uniforme. Geralmente, esse método usa o julgamento de igualdade do olho normal, por isso é realmente subjetivo. O desenvolvimento de dispositivos técnicos caros foi ajustado pela tecnologia de computação melhorada em favor dos dois métodos a seguir, que, no entanto, requerem cálculos.

Método de brilho (método tristimulus)
O estímulo de cor atinge esse receptor cuja sensibilidade espectral corresponde aos valores espectrales de cores primárias conectando filtros de cor apropriados. O elemento de medição (fotocélula, hoje fotodiodos) mede então um “brilho” que (idealmente) corresponde ao estímulo no pino. O valor medido corresponde assim à valência da cor. Os mais adequados são filtros de acordo com as curvas de valor espectral padrão. Se os três filtros de cores (ou combinações de filtros de cores) definidos dessa maneira estiverem conectados um após o outro, os três valores de cor padrão resultam diretamente. O pré-requisito é que a condição de Lutero seja respeitada. A precisão da medida depende de quão bem a composição espectral dos filtros de cores é ajustada. Os sensores de cores operam de acordo com este princípio e possuem três fotodiodos com três filtros a montante em uma caixa.

Espectral
Cada valência de cor é a integral sobre todas as valências de cor espectrales (monocromáticas). O espectro (ou seja, intensidades associadas) da cor da luz ou cor do corpo a ser examinada é medido ao longo da faixa de comprimento de onda da luz visível. Para as cores do corpo, a luz iluminadora também deve ser incluída. Através de mais de cem anos de desenvolvimento de dispositivos (espectrofotômetro, espectrômetro) com tecnologia de computação conectada, dispositivos poderosos tornam este processo mais utilizado hoje.

Outros métodos de avaliação

Método de coordenada de seleção
Neste método, a multiplicação é omitida pela reavaliação das integrais. Usando um conjunto de valores padrão tabulados, o valor medido espectral é determinado em pontos de referência adequados. Aqui, os βλ ou τλ selecionados são determinados e, portanto, apenas é necessária uma adição destes valores numéricos.

Distribuição de radiação
Por outro lado, a distribuição de radiação da fonte de luz também pode ser resumida e medida neste intervalo espectral. Consequentemente, os valores de cor são obtidos medindo os estímulos de cor nestes intervalos.

Medidores de cor
Desde a década de 1980, os colorímetros são principalmente espectrofotômetros que registram automaticamente a curva espectral e, em seguida, realizam a integração necessária dos valores medidos obtidos no chip utilizado. Claro, a saída dos valores medidos pode então ocorrer em coordenadas diferentes (correspondente ao espaço de cor desejado) ou também como curva espectral. Ao armazenar, os intervalos de cores entre a cor original e uma série de padrões podem ser emitidos. Ao converter para diferentes tipos de luz (de preferência normalizados), o índice de metamerismo também pode ser calculado de modelo para amostra.

Colorímetro de tristimulus
Na imagem digital, os colorímetros são dispositivos tristimulus usados ​​para calibração de cores. Perfis de cor precisos garantem consistência ao longo do fluxo de trabalho de imagem, desde a aquisição até a saída.

A distribuição absoluta de potência espectral de uma fonte de luz pode ser medida com um espectroradiômetro que funciona coletando opticamente a luz, passando-a através de um monocromador antes de a ler em bandas estreitas de comprimento de onda.

A cor refletida pode ser medida usando um espectrofotômetro (também chamado de espectrorreflectômetro ou reflectômetro), que toma medidas na região visível (e um pouco além) de uma determinada amostra de cor. Se o costume de tirar leituras a incrementos de 10 nanômetros for seguido, a faixa de luz visível de 400-700 nm produzirá 31 leituras. Essas leituras são tipicamente usadas para desenhar a curva de reflexão espectral da amostra (quanto ela reflete, como função do comprimento de onda) – os dados mais precisos que podem ser fornecidos em relação às suas características.

As leituras por si só não são tão úteis quanto os seus valores tristimulus, que podem ser convertidos em coordenadas de cromaticidade e manipulados através de transformações do espaço de cores. Para este fim, um espectrocolorímetro pode ser usado. Um espectro-colorímetro é simplesmente um espectrofotômetro que pode estimar os valores tristimulus por integração numérica (do produto interno das funções de correspondência de cores com a distribuição de energia espectral do iluminante). Um dos benefícios dos espectrocolorímetros sobre os colorímetros de tristimulus é que eles não têm filtros ópticos, que estão sujeitos a variância de fabricação e possuem uma curva de transmissão de espectro fixa, até envelhecerem. Por outro lado, os colorimetros tristimulus são propositados, mais baratos e mais fáceis de usar.

A CIE (Comissão Internacional de Iluminação) recomenda o uso de intervalos de medição inferiores a 5 nm, mesmo para espectros lisos. As medidas do Sparser não caracterizam com precisão os espectros de emissão espigados, como a do fósforo vermelho de uma exibição CRT, retratada de lado.

Medidor de temperatura de cor
Fotógrafos e cinematógrafos usam informações fornecidas por esses medidores para decidir o que o equilíbrio de cores deve ser feito para que diferentes fontes de luz parecem ter a mesma temperatura de cor. Se o usuário entrar na temperatura de cor de referência, o medidor pode calcular a diferença entre a medição e a referência, permitindo que o usuário escolha um gel de cor corretivo ou filtro fotográfico com o fator de engate mais próximo.

Internamente, o medidor é tipicamente um colorímetro de trítimómetro de fotodiodo de silício. A temperatura de cor correlacionada pode ser calculada a partir dos valores tristimulus calculando primeiro as coordenadas de cromaticidade no espaço de cores CIE 1960, e depois encontrar o ponto mais próximo no locus de Planckian.