Aplicações

O modelo YUV é adequado às televisões a cores, porque permite enviar a informação da cor separada da informação de luminância. Assim, os sinais de televisão a preto e branco e de televisão a cores são facilmente separados.

O modelo YUV é também adequado para sinais de vídeo. Este modelo permite uma boa compressão dos dados, porque alguma informação de crominância pode ser retirada sem implicar grandes perdas na qualidade da imagem, pois a visão humana é menos sensível à crominância do que à luminância.

O modelo YUV é utilizado pelos sistemas de televisão europeu PAL e francês SECAM e na compressão dos formatos JPEG/MPEG. No sistema de televisão americano e asiático NTSC é utilizado um modelo de cor equivalente designado YIQ. A figura exemplifica a utilização de vários modelos de cor por diferentes equipamentos e a necessidade das respectivas conversões. Por exemplo, a câmara de vídeo converte os dados RGB capturados pelos seus sensores em sinais YUV. O ecrã, para efectuar o rendering destes sinais, precisa de voltar a convertê-los para RGB.

Modelo YUV / Caracterização

Os modelos anteriores apresentam objectivos específicos, por exemplo:

· O Modelo RGB permite exibir imagens de cor em monitores;

· O Modelo CMYK é utilizado na impressão;

· O Modelo HSV é utilizado na mistura de cores do ponto de vista artístico.

O modelo YUV tem em conta a característica que nenhum dos modelos RGB, CMYK e HSV têm, ou seja, uma propriedade da visão humana que é mais sensível às mudanças de intensidade da luz (Luminância) do que da cor (Crominância).

Este modelo foi criado a par do desenvolvimento da transmissão de sinais de cor de televisão. Baseado na luminância, permite transmitir componentes de cor em menos tempo do que seria necessário se fosse utilizado o modelo RGB. Ao mesmo tempo o modelo YUV permite transmitir imagens a preto e branco como de cor de forma independente.

Nos modelos RGB e CMYK cada cor inclui informação relativa à luminância, permitindo ver cada cor de forma independente. O modelo YUV guarda a informação de luminância separada da informação de crominância ou cor. Assim, este modelo é definido pela componente luminância (Y) e pela componente crominância ou cor (U = blue - Y e V = red - Y); graças a ele é possível representar uma imagem a preto e branco utilizando apenas a luminância e reduzindo bastante a informação que seria necessário no outro modelo.

Aplicações

O modelo HSV baseia-se na percepção humana da cor do ponto de vista dos artistas plásticos, ou seja, estes para obterem as várias cores das suas pinturas combinam a tonalidade com elementos de brilho e saturação. Assim é mais fácil manusear as cores em função de tons e sombras do que apenas combinações de vermelho, verde e azul. Este modelo é mais intuitivo de utilizar do que o modelo RGB.

Modelo HSV / Caracterização

Nos artigos anteriores foram vistos os modelos RGB e CMYK, mas outros modelos podem ser criados baseados nas suas aplicações ou utilizações e de acordo com as seguintes categorias:

· Standard (CIE-XYZ);

· Perceptual (Luv e Lab);

· Linear (RGB e CMYK);

· Artístico (Munsell, HSV e HLS);

· Transmissão de sinais de televisão (YIQ e YUV).

O modelo HSV é definido pelo uso das grandezas tonalidade (Hue), saturação (Saturation) e valor (Value), onde este último representa a luminosidade ou o brilho de uma cor.

A tonalidade ou matiz (Hue) é a cor pura com saturação e luminosidade máximas, permitindo fazer a distinção das várias cores puras e exprime-se num valor angular entre 0 e 360 graus.

A saturação (Saturation) indica a maior ou menor intensidade da tonalidade, isto é, se a cor é pura ou esbatida (cinzenta). Uma cor saturada ou pura não contém a cor preta nem a branca. Desta forma a saturação é utilizada para descrever quão viva ou pura é a cor, descrevendo em termos técnicos a quantidade de cinzas numa cor. Exprime-se num valor percentual entre 0 e 100%. O valor 0% indica a inexistência de cor ou a aproximação aos cinzentos e o valor 100% indica uma cor saturada ou pura.

O valor (Value) traduz a luminosidade ou o brilho de uma cor, isto é, se uma cor é mais clara ou mais escura, indicando a quantidade de luz que a mesma contém. O termo luminosidade está relacionado com a luz reflectida, enquanto que o termo brilho está relacionado com a luz emitida. Em termos técnicos, esta grandeza indica a quantidade de preto associado à cor e exprime-se num valor percentual entre 0 e 100%. O valor 0% indica que a cor é muito escura ou preta e o valor 100% indica que é saturada ou pura.

Pode-se concluir que a tonalidade e a saturação são elementos de crominância pois fornecem a informação relativa à cor, por outro lado, a percepção da luminosidade (luz reflectida) e do brilho (luz emitida) são elementos de luminância.

Aplicações

O modelo CMYK é utilizado na impressão em papel, empregando as cores do modelo CMY e a tinta preta (K) para realçar melhor os tons de preto e cinza.

A impressão, utilizando o modelo CMYK, assenta na sobreposição de camadas de tintas de ciano, magenta, amarelo e preto. Desta forma, as áreas em branco indicam inexistência de tinta ou pigmentos e as áreas escuras indicam uma concentração de tinta.

Este modelo utiliza-se em impressoras, fotocopiadoras, pintura e fotografia, onde os pigmentos de cor das superfícies dos objectos absorvem certas cores e reflectem outras.

Modelo CMYK / Caracterização

O Modelo CMYK é constituído a partir do modelo CMY em que foi acrescentado a cor preta. É um modelo subtractivo, descrevendo as cores como uma combinação das três cores primárias: ciano (Cyan), magenta (Magenta) e amarelo (Yellow). A cor preta (BlacK) foi adicionada ao modelo por ser mais fácil a sua obtenção quando impressa em papel do que recorrendo à mistura de cores.

Este modelo baseia-se na forma como a Natureza cria as suas cores quando reflecte parte do espectro de luz e absorve outros, sendo considerado um modelo subtractivo, porqueas cores são criadas para redução de outras à luz que incide na superfície de um objecto.

As cores primárias do modelo CMYK são as cores secundárias do modelo RGB e as cores primárias de RGB são as cores secundárias de CMY.

Complementaridade de cores

Uma cor complementar de uma determinada cor primária é a cor que se encontra quando é efectuada uma rotação de 180 graus num anel de cor. No modelo RGB, estas cores complementares são também chamadas cores secundárias ou cores primárias de impressão.

Cores primárias do modelo RGB e as suas cores complementares:

Paleta de cores

Uma paleta de cores é a designação utilizada para qualquer subconjunto de cores do total suportado pelo sistema gráfico do computador. Uma paleta de cores pode também ser chamada de mapa de cor, mapa de índice, tabela de cor, tabela indexada ou tabela de procura de cores (Lookup Table – LUT). Cada cor dentro da paleta é identificada por um número (índice).

Como foi visto no ponto anterior, a utilização de paletas permite diminuir o tamanho dos ficheiros de imagens, porque apenas são armazenadas em memória as cores utilizadas.

Indexação de cor

A indexação de cor consiste em representar as cores dos píxeis por meio de índices de uma tabela (Lookup Table) e que, em alguns formatos de imagem, é armazenada juntamente com a mesma num único ficheiro. As cores desta tabela são conhecidas como cores indexadas, porque estão referenciadas pelos números de índice que são usados pelo computador para identificar cada cor.

Enquanto uma imagem RGB é definida separadamente por valores de vermelho, verde e azul para cada pixel numa imagem, uma imagem de cor indexada cria uma tabela que define um número de cores predefinidas e cada pixel é definido por um índice de cor dessa tabela.

A imagem seguinte mostra a caixa de diálogo Material Properties do Paint Shop Pro com uma tabela (paleta) de 16 cores (4 bits de profundidade de cor). O vermelho é a cor seleccionada e o seu índice é o 9.

As cores indexadas reduzem o tamanho dos ficheiros de imagens. No entanto, se a imagem for uma fotografia, esta pode originar um ficheiro de cores indexadas de tamanho grande.

As cores indexadas estão limitadas a 256 cores, podendo ser qualquer conjunto de 256 cores de 16,7 milhões de 24 bits de cor. Se tivermos um gráfico a preto e branco e se este for guardado com um formato de cor indexada, a tabela contém apenas as cores preta e branca necessárias para a imagem e não precisa de conter 256 cores ou menos. Assim, o ficheiro torna-se mais pequeno, não necessitando de guardar informação a mais.

Profundidade de Cor

A profundidade de cor indica o número de bits usados para representar a cor de um pixel numa imagem. Este valor é também conhecido por profundidade do pixel e é definido por bits por pixel (bpp).

O quadro seguinte mostra a relação entre o número de bits e o número de cores que podem ser produzidas. Mostra também os respectivos modelos de cor e padrões gráficos utilizados em monitores e placas gráficas.

Profundidade de cor (nº de bits)	Nº de cores produzidas	Qualidade de cor	Padrão gráfico
1	21 = 2	Preto e branco	Monocromática
2	22 = 4	Cores de 2 bits	CGA (Color Graphics Adapter
4	24 = 16	Cores de 4 bits	EGA (Enhanced Graphics Adapter)
8	28 = 256	Cores de 8 bits	VGA (vídeo Graphics Adapter
16	216 = 65 536	Cores de 16 bits (High color)	XGA (Extended Graphics Array)
24	224 = 16 777 216	Cores de 24 bits (True color)	SVGA = SuperVGA
32	232 = 4 294 967 296	Cores de 32 bits	SVGA = SuperVGA

A profundidade de cor das imagens varia com o numero de cores presentes na imagem. No modelo RGB, com a profundidade de 24 bits existe a possibilidade de escolher 16,7 milhões de combinações de cor. Embora o olho humano não possa identificar estes 16,7 milhões de cores, este número de combinações permite variações ténues que dão a impressão de imagens com aspectos muito reais.

Resolução e Tamanho

Uma imagem digital é uma representação discreta, isto é, constituída por pixels (pixel – Picture element). O pixel, normalmente um quadrado, é a unidade elementar de brilho e cor que constitui uma imagem digital.

Fig.1 - Imagem constituída por um conjunto de pixels.

Assim, a definição de resolução de uma imagem é entendida como a quantidade de informação que a imagem contém por unidade de comprimento, isto é, o número de pixels por polegada, ppi (pixels per inch). A resolução da imagem pode também ser definida, de forma imprópria, pelo seu tamanho, ou seja, pelo número de pixels por linha e por coluna.

A resolução de uma imagem digital determina não só o nível de detalhe como os requisitos de armazenamento da mesma. Quanto maior a resolução de uma imagem maior será o tamanho do ficheiro de armazenamento.

O nível de detalhe de uma imagem depende da informação de cada pixel. Cada pixel é codificado de acordo com a cor e o brilho que representa, isto é, ocupa em memória um número de bits que varia de acordo com o número de cores, tons de cinza e brilho definido para uma determinada imagem.

Aplicações

As aplicações do modelo RGB estão associadas à emissão de luz por equipamentos como monitores de computador e ecrãs de televisão.

Por exemplo, as cores emitidas pelo monitor de um computador baseiam-se no facto de o olho e o cérebro humano interpretarem os comprimentos de onda de luz das cores vermelha, verde e azul. Por isso, estas são emitidas pelo monitor, que combinadas podem criar milhões de cores.

O monitor CRT é essencialmente um tubo de raios catódicos (CRT – Catodic Ray Tube)que aloja um canhão de electrões e que é fechado na frente por um vidro, o ecrã, revestido internamente por três camadas de fósforo. Para gerar uma cor, os monitores coloridos precisam de três sinais separados que vão sensibilizar os respectivos pontos de fósforos das três cores primárias.

Representação de um cubo com as cores do modelo RGB

O quadro seguinte exemplifica várias cores do modelo RGB representadas por valores decimais e inteiros.

Cor	Valor decimal	Valor inteiro
Preto	(0,0,0)	(0,0,0)
Vermelho (R)	(1,0,0)	(255,0,0)
Verde (G)	(0,1,0)	(0,255,0)
Azul (B)	(0,0,1)	(0,0,255)
Branco (R+G+B)	(1,1,1)	(255,255,255)
Amarelo	(1,1,0)	(255,255,0)
Ciano	(0,1,1)	(0,255,255)
Magenta	(1,0,1)	(255,0,255)
90% Preto	(0.1,0.1,0.1)	(25,25,25)
Azul-Celeste	(0,0.8,1)	(0,204,255)

Modelo RGB / Caracterização

O modelo RGB é um modelo aditivo, descrevendo as cores como uma combinação das três cores primárias: vermelha (Red), verde (Green) e azul (Blue). Em termos técnicos, as cores primárias de um modelo são cores que não resultam da mistura de nenhuma outra cor.

Qualquer cor no sistema digital é representada por um conjunto de valores numéricos. Por exemplo, cada uma das cores do modelo RGB pode ser representada por um dos seguintes valores: decimal de 0 a 1, inteiro de 0 a 255, percentagem de 0% a 100% e hexadecimal de 00 a FF.

Correspondência entre valores
Decimal	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1
Inteiro	0	51	102	153	204	255
Percentagem	0	20	40	60	80	100
Hexadecimal	00	33	66	99	CC	FF

Como o modelo RGB é aditivo, a cor branca corresponde à representação simultânea das três cores primárias (1,1,1), enquanto que a cor preta corresponde à ausência das mesmas (0,0,0).

A escala de cinzentos é criada quando se adicionam quantidades iguais de cada cor primária, permanecendo na linha que junta os vértices preto e branco.

Modelo aditivo e subtractivo

     Depois de terem sido abordados os aspectos relacionados com a luz e a cor do ponto de vista sensorial, coloca-se a questão de compreender como são geradas, armazenadas, manipuladas e reproduzidas as imagens pelos diferentes dispositivos físicos que utilizam a cor. Antes de mais, é necessário representar as cores através de modelos que se aplicam a diferentes situações reais.

     Os modelos de cor fornecem métodos que permitem especificar uma determinada cor. Por outro lado, quando se utiliza um sistema de coordenadas para determinar os componentes do modelo de cor, está-se a criar o seu espaço de cor. Neste espaço cada ponto representa uma cor diferente.

     Antes de serem descritos alguns modelos, convém diferenciar modelo aditivo de subtractivo. O modelo utilizado para descrever as cores emitidas ou projectadas é considerado aditivo e para as cores impressas é considerado subtractivo.

     Num modelo aditivo a ausência de luz ou de cor corresponde à cor preta, enquanto que a misturados comprimentos de onda ou das cores vermelha, verde e azul indicam a presença da luz ou a cor branca.

O modelo aditivo explica a mistura dos comprimentos de onda de qualquer luz emitida.

 

        Num modelo subtractivo, ao contrário do modelo aditivo, a mistura de cores cria uma cor mais escura, porque são absorvidos mais comprimentos de onda, subtraindo-os à luz. A ausência de cor corresponde ao branco e significa que nenhum comprimento de onda é absorvido, mas sim todos reflectidos.

     Este modelo explica a mistura de pinturas e tintas para criarem cores que absorvem alguns comprimentos de onda da luz e reflectem outros. Assim, a cor de um objecto corresponde à luz reflectida por ele e que os olhos recebem.

Luminância e Crominância

     Como os bastonetes e os cones constituem dois tipos de sensores diferentes que apreendem a intensidade da luz e as diferenças de cor, é usual associá-los, respectivamente, aos conceitos de luminância e crominância. Estes conceitos estão, por sua vez, relacionados com as diferentes formas de representar as cores.

Visão escotópica e fotópica

A visão escotópica é assegurada por um único tipo de bastonetes existentes na retina. Estes são sensíveis ao brilho e não detectam a cor. Isto quer dizer que são sensíveis a alterações da luminosidade, mas não aos comprimentos de onda da luz visível.

A visão fotópica é assegurada por um conjunto de três tipos diferentes de cones existentes na retina. Estes são sensíveis à cor e, portanto, aos comprimentos de onda da luz visível. O número de cones da retina distribui-se da seguinte forma: 64% são do tipo vermelho, 32% do tipo verde e 2% do tipo azul.

Luz

A luz contém uma variedade de ondas electromagnéticas com diferentes comprimentos de onda. Se o comprimento de uma onda electromagnética pertencer ao intervalo de 380 a 780nm (1manómetro = 10 - 9m) é detectada e interpretada pelo sistema de visão do ser humano. Estes diferentes comprimentos de onda constituem o espectro de luz visível do ser humano e estão associados a diferentes cores.

A interpretação das cores é feita pelo cérebro humano depois de a luz atravessar a íris e ser projectada na retina. Desta forma, os olhos são os sensores de toda a visão e esta pode ser do tipo escotópica e fotópica.