Síntese aditiva e subtractiva da cor

Síntese aditiva

Este sistema possui como cores primárias o vermelho, verde e o azul (RGB). Essas cores são primárias, pois são as cores que nossos olhos “percebem” e é baseado no funcionamento dos nossos olhos. A partir dessas 3 cores primárias todas as outras são formadas. 

Nesse sistema a mistura de duas cores resultará sempre numa cor mais luminosa. Quando se misturam as 3 cores primárias na intensidade máxima, alcança-se o branco. E por fim, nunca se conseguirá misturar diferentes cores e obter como resultado uma cor primária. Este sistema chama-se aditivo porque as cores se formam através da soma de luz, por isso a resultante da soma das cores é o branco.

Quando se misturam 2 cores primárias, obtém-se uma cor secundária. Na síntese aditiva de cor os tons secundários são o cyan (azul + verde), amarelo (vermelho + verde ) e magenta (azul + vermelho). Os monitores de computador e as televisões baseiam-se nesses conceitos para conseguir formar imagens coloridas. 

Síntese subtractiva

Enquanto na síntese aditiva o que se vê é a luz emitida por um objecto, na síntese subtractiva vemos a luz reflectida por ele. Isso muda muitas coisas. Para começar, as cores primárias do sistema subtractivo são o cyan, o magenta e o amarelo (ou azul ciano, vermelho magenta e amarelo, as cores secundárias do sistema aditivo). Essas cores são primárias pois trabalham como filtros. Um objeto de tom cyan, quando exposto a luz branca (a soma das luzes do espectro visível, formada pelas cores básicas vermelho, azul e verde) absorve a luz vermelha e reflecte a verde e a azul. Já um objecto de tom amarelo, absorve a luz azul, e reflecte a verde e a vermelha. Por fim um objeto magenta, absorve a luz amarela e reflete a azul e vermelha. Assim, quando o cyan, o magenta e o amarelo são sobrepostos , eles geram o preto, porque os três tons primários da síntese aditiva serão absorvidos (ao contrário da síntese aditiva em que a soma dos tons primários resultavam no branco).

Esse sistema é chamado de subtractivo pois as cores formam-se a partir da subtracção de luz,  por isso a soma das cores é o preto. 

Para terminar, quando essas cores são misturadas em diferentes intensidades elas conseguem abranger uma grande quantidade de tons. Por isso esse sistema é usado por impressoras e gráficas: é o famoso CMYK (a existência do K (preto) será explicada a seguir).

Thomas Young

Thomas Young (Milverton, 13 de junho de 1773 — Londres, 10 de maio de 1829) foi um físico, médico e egiptólogo britânico. 

Young foi um pesquisador extremamente eclético nas suas actividades. De facto, foi educado de acordo com uma seita religiosa que recusava toda a espécie de hierarquia, advogando que "cada homem pode fazer o que outro pode". Médico de formação estudou a audição e o problema da propagação de ondas e vibrações. No campo da decifração de alfabetos, procurou decifrar a pedra de Roseta, fornecendo uma primeira interpretação dos hieróglifos egípcios. 

Leu o Opticks de Newton e rejeitou sua teoria dos acessos para explicar os anéis de interferência. Raciocinou a respeito da luz em analogia com as vibrações sonoras. Para explicar a interferência, imaginou que a luz poderia ser sempre reflectida, mas que certas ondas podem se aniquilar, produzindo as cores que vemos. Comparou tal aniquilação com o então já conhecido fenómeno dos batimentos sonoros. Retomou as experiências de Newton sobre anéis de interferência, dando outra explicação para as franjas escuras no caso da luz monocromática: 

"A escuridão pode ser formada acrescentando-se luz à luz ..." 

Notando que, se utilizasse água como meio intermediário, em vez do ar, bastava uma espessura menor para obter o mesmo retardo. No que diz respeito à interferência, concluiu que na água a velocidade da luz deve ser menor - a mesma conclusão de Huyghens -, ou seja, v1/v2 = n1/n2 . 

Conhecido pela experiência da dupla fenda, que possibilitou a determinação do carácter ondulatório da luz. A experiência da dupla fenda consiste em deixar que a luz visível se difracte através de duas fendas, produzindo bandas num écran. As bandas formadas, ou padrões de interferência, mostram regiões claras e escuras que correspondem aos locais onde as ondas luminosas interferiram entre si construtivamente e destrutivamente.

James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell (Edimburgo, 13 de Junho de 1831 — Cambridge, 5 de Novembro de 1879) foi um físico e matemático britânico, mais conhecido por ter dado a sua forma final à teoria moderna do eletromagnetismo, que une a eletricidade, o magnetismo e a óptica.

De 1855 a 1872 publicou uma série de investigações sobre a percepção da cor e o daltonismo pela qual receberia a medalha Rumford da Royal Society em 1860. Nesse mesmo ano foi nomeado professor no King's College de Londres e em 1861 foi eleito membro da Royal Society. Durante este período investigou temas sobre elasticidade e geometria pura, mas também prosseguiu os seus estudos sobre visão e óptica, tendo por exemplo demonstrado que se pode produzir uma fotografia a cores utilizando filtros vermelho, verde e azul, sobrepondo as três imagens assim obtidas (ver em baixo imagem da primeira fotografia a cores na história, obtida por este método).

A primeira fotografia colorida, tirada por James Clerk Maxwell em 1861

Friedrich Wilhelm Ostwald

Friedrich Wilhelm Ostwald (Riga, 2 de setembro de 1853 — Leipzig, 3 de abril de 1932) foi um químico e filósofo alemão, nascido na Letônia.

Considerado o pai da físico-química, recebeu o Nobel da Química em 1909, pelo seu trabalho sobre catálise. Desenvolveu – entre outros -  um processo de fabricação de ácido nítrico por oxidação do amoníaco e propôs uma nova teoria da cor, defendendo a normalização das cores e em 1920 montou em Dresde um laboratório destinado aos seus estudos. O termo metamerismo foi proposto pelo químico alemão para explicar o fenómeno natural que ocorre com estruturas moleculares chamado "isomerismo".

O que é metamerismo?

O metamerismo é usualmente referido numa situação onde duas amostras de cores parecem iguais numa condição de iluminação, mas diferentes noutra. Outros tipos de metamerismo incluem metamerismo geométrico e o metamerismo de observador. Duas amostras que se igualam condicionalmente são ditas como par metamérico. Se duas amostras têm idêntica reflexão espectral elas não podem ser metaméricas – elas igualam-se de forma incondicional.



Como os animais vêem o mundo

Esta coisa de vermos a cores não é um exclusivo nosso. Não temos o sistema de visão mais perfeito do mundo animal mas temos grandes vantagens sobre albumas espécies. Algumas ganham-nos quando se fala em número de cores percepcionadas mas outras têm uma visão tão apurada, que lhes permite ver em circunstâncias que a nós nos ultrapassa.

O mesmo mundo, percepções diferentes da realidade:

 Cães e gatos

Há teorias que sustentam a ideia de que os cães e os gatos não vêem a cores mas alguns testes mostram o contrário, no que respeita a reacção a determinadas cores. Considera-se que estes animais vêem uma paleta de cores limitada e em tons mais claros que os nossos. Apesar disso, têm uma visão nocturna e periférica muito mais apurada que a nossa.

 Cobras

A visão destes répteis é diferente durante o dia. À noite, activam a visão que lhes permite ler os sinais infravermelhos provenientes do calor dos objectos (ou presas) que o rodeiam. Durante o dia, essa visão está mais sensível ao movimento, por isso é comum passarem despercebidas as presas que estão completamente imóveis.

 visão dos cavalos

 visão humana

Os cavalos - tal como as zebras - têm os olhos em lados opostos da cabeça e, por isso, apontam para sítios diferentes, de forma a dar-lhes uma visão extraordinariamente periférica. Isto dá-lhes uma enorme vantagem no que concerne a evitar predadores, conseguindo fugir atempadamente. No entanto, com esta vantagem, chegam outras desvantagens. Estes animais não conseguem ver o ponto exactamente em frente à sua cabeça (tal como mostra na imagem) e não têm uma visão binocular (como nós temos), já que não conseguem juntar as duas imagens numa só. Apesar disso, têm melhor visão nocturna que nós.

Insectos Abelhas

A maioria dos insectos possui olhos compostos por centenas (até milhares) de pequeníssimas lentes dispostas como uma colmeia de uma abelha. Ao contrário do que se pensa, estes insectos não vêem a mesma imagem repetida várias vezes mas sim um pequeno fragmento de cada objecto, que depois é misturada como um puzzle. Alguns insectos, como as borboletas, conseguem ver muito mais cores que nós (as abelhas conseguem ver os ultravioletas), enquanto outros vêm muito menos. 

 Camarões e caranguejos

Estes crustráceos têm a visão mais limitada desta lista. Os seus olhos são parecidos com os dos insectos mas com muito menos pormenor. A falta de visão é compensada com sensores de movimento, que lhes permite evitar os predadores. Esta imagem mostra como os camarões se vêm uns aos outros.

 pássaros

Durante o dia, estas aves conseguem distinguir muito mais cores do que nós, humanos, incluindo os ultravioletas. Como tal, é dificil (se não impossível) simular o que poderá ver uma ave ao atravessar um campo de flores. Ás aves predadores (como os falcões e as águias) é atribuída uma extraordinária visão binocular, que lhes permite fixar uma presa mesmo a quilómetros de distância.

 tubarões

Embora os olhos do tubarão sejam fisiológicamente parecidos com os nossos as nossas capacidades visuais são muito diferentes. Um tubarão não possui cones, portanto, não consegue ter percepção de cores. Em contrapartida conseguem receber muito mais luz de forma a conseguirem ver longas distâncias em águas mais profundas e escuras. Apesar desta extra luz que vêem, a sua visão é pouco contrastada e pouco apurada.

Discos de Newton e Benham

Como sabemos, os nossos olhos pregam-nos partidas e nem sempre conseguem acompanhar aquilo que vemos. Os dois exemplos que apresento a seguir, são prova disso. Experimentem fazer em casa :-)

FAZ OS TEUS PRÓPRIOS DISCOS aqui

Disco de Newton é um dispositivo utilizado em demonstrações de composição de cores. Recebeu esse nome porque o físico e matemático inglêsIsaac Newton descobriu que a luz branca do Sol é composta pelas cores do arco-íris. Ao entrar em movimento, cada cor do disco de Newton sobrepõe-se na nossa retina, dando a sensação de mistura. Se o girarmos muito rápido, temos a sensação da cor branca.

Disco de Benham

Em 1894, o fabricante de brinquedos CE Benham, descobriu que um disco giratório com um determinado padrão em preto e branco, poderia levar as pessoas a ver cores - chamou-lhe "artificial spectrum top".

Quando o disco gira veem-se diferentes cores. Isto acontece porque os 3 tipos de cones que temos não reconhecem os "flashes" do preto e do branco da mesma maneira (os sinais para o cérebro não chegam, ao mesmo tempo), de forma que vemos cores distintas. A percepção das cores varia consoante as pessoas.

Edward H. Adelson

Edward H. Adelson é professor de Vision Science no MIT, desde 1995. O seu laboratório faz parte do Grupo de Ciência Perceptual, cuja base de estudo é a visão humana, incluindo os níveis de visão, a percepção de matérias e análise do movimento. Entre outros estudos, este professor é responsável por um conhecido teste de ilusão óptica, o checker-shadow illusion.

Na imagem a seguir representada, o quadrado A tem a mesma cor que o quadrado B.

Não acreditas? Podes abrir esta imagem no Photoshop, cortar um bocado do quadrado A e compará-lo com o quadrado B - foi o que eu fiz :) Dá exactamente a mesma cor! É tudo uma ilusão de óptica e podes ler a explicação aqui.

De qualquer forma, aqui fica uma imagem da "solução".

Com estes testes, podemos confirmar que a nossa visão muitas vezes nos prega partidas! Se quiseres podes ver outros testes do mesmo autor:

• Contrast
• Craik
• CrissCross
• Haze
• Knill
• Koffka
• Plaid
• Snake
• Steps
• Vasarely
• White