Leveza

Na colorimetria e na teoria das cores, a leveza, também conhecida como valor ou tom, é uma representação da variação na percepção da cor ou do brilho de um espaço de cor. É um dos parâmetros de aparência de cor de qualquer modelo de aparência de cor.

Vários modelos de cores têm um termo explícito para essa propriedade. O modelo de cores Munsell usa o valor do termo, enquanto o modelo de cores HSL, o espaço de cores HCL e o espaço de cores Lab usam o termo lightness. O modelo HSV usa o valor do termo de maneira um pouco diferente: uma cor com um valor baixo é quase preta, mas uma com um valor alto é a cor pura e totalmente saturada.

Em cores subtrativas (ou seja, pinturas), as alterações de valor podem ser obtidas adicionando preto ou branco à cor. No entanto, isso também reduz a saturação.O Chiaroscuro e o Tenebrismo aproveitam os dramáticos contrastes de valor para aumentar o drama na arte. Os artistas também podem empregar sombreado, manipulação sutil de valor.

Relação ao valor e luminância relativa
O valor Munsell tem sido usado há muito tempo como uma escala de luminosidade perceptivelmente uniforme. Uma questão de interesse é a relação entre a escala de valores Munsell e a luminância relativa. Ciente da lei de Weber-Fechner, Munsell observou: “Deveríamos usar uma curva logarítmica ou uma curva de quadrados?” Nenhuma das opções se mostrou completamente correta; os cientistas finalmente convergiram em uma curva de raiz cúbica, consistente com a lei de poder de Stevens para a percepção do brilho, refletindo o fato de que a leveza é proporcional ao número de impulsos nervosos por fibra nervosa por unidade de tempo. O restante desta seção é uma cronologia de aproximações de leveza, levando ao CIE LAB.

Nota. – O V de Munsell varia de 0 a 10, enquanto o Y geralmente é de 0 a 100 (geralmente interpretado como uma porcentagem). Tipicamente, a luminância relativa é normalizada de modo que o “branco de referência” (digamos, óxido de magnésio) tem um valor tristimular de Y = 100. Como a refletância do óxido de magnésio (MgO) em relação ao difusor refletivo perfeito é 97,5%, V = 10 corresponde a Y = 100 / 97,5% ≈ 102,6 se o MgO for utilizado como referência.

1920
Priest et al. fornecer uma estimativa básica do valor Munsell (com Y executando de 0 a 1 neste caso):

1933
Munsell, Sloan e Godlove lançam um estudo sobre a escala de valores neutros de Munsell, considerando várias propostas relacionando a luminância relativa ao valor de Munsell, e sugerem:

1943
Newhall, Nickerson e Judd preparam um relatório para a Optical Society of America. Eles sugerem uma parábola quântica (relacionando a refletância em termos do valor):

1943
Usando a Tabela II do relatório OSA, Moon e Spencer expressam o valor em termos da luminância relativa:

1944
Saunderson e Milner introduzem uma constante subtrativa na expressão anterior, para um melhor ajuste ao valor Munsell. Mais tarde, Jameson e Hurvich afirmam que isso corrige os efeitos de contraste simultâneos.

1955
Ladd e Pinney, da Eastman Kodak, estão interessados ​​no valor de Munsell como uma escala de leveza perceptivelmente uniforme para uso na televisão. Depois de considerar uma função logarítmica e cinco leis de potência (por lei de potência de Stevens), elas relacionam o valor à reflexão elevando a reflexão ao poder de 0.352:

Percebendo isso é bem próximo da raiz cúbica, eles simplificam para:

1958
Glasser et al. defina a luminosidade como dez vezes o valor Munsell (de modo que a luminosidade varie de 0 a 100):

1964
Wyszecki simplifica isso para:

Essa fórmula aproxima a função de valor Munsell para 1% < Y <98% (não é aplicável para Y <1% ) e é usada para o espaço de cores CIE 1964.

1976

O CIE LAB usa a seguinte fórmula:

onde Yn é o valor tristimular CIE XYZ Y do ponto branco de referência (o subscrito n sugere “normalizado”) e está sujeito à restrição Y / Yn> 0,01. Pauli remove essa restrição calculando uma extrapolação linear que mapeia Y / Yn = 0 para L * = 0 e é tangente à fórmula acima no ponto em que a extensão linear entra em vigor. Primeiro, o ponto de transição é determinado como sendo Y / Yn = (6/29) ^ 3 ≈ 0,008,856, então a inclinação de (29/3) ^ 3 ≈ 903.3 é computada. Isto dá a função de duas partes:

A leveza é então:

À primeira vista, você pode aproximar a função de leveza por uma raiz cúbica, uma aproximação que é encontrada em grande parte da literatura técnica. No entanto, o segmento linear próximo ao preto é significativo e, portanto, os coeficientes 116 e 16. A função de potência pura melhor ajuste tem um expoente de cerca de 0,42, longe de 1/3.

Um cartão cinza de aproximadamente 18%, com uma refletância exata  , tem um valor de leveza de 50. É chamado de “cinza médio” porque sua leveza está no meio do caminho entre preto e branco.

Outros efeitos psicológicos
Esta percepção subjetiva de luminância de uma forma não linear é uma coisa que faz com que a compressão gama de imagens valha a pena. Além deste fenômeno, existem outros efeitos que envolvem a percepção de leveza. A cromaticidade pode afetar a leveza percebida, conforme descrito pelo efeito Helmholtz-Kohlrausch. Embora o espaço e os parentes do CIE LAB não considerem esse efeito sobre a leveza, isso pode estar implícito no modelo de cores Munsell. Os níveis de luz também podem afetar a perceptibilidade percebida, como ocorre com o efeito Purkinje.