Quantas cores, tons, matizes e tonalidades distintas a pessoa comum consegue distinguir em uma única cena? Em outras palavras, qual é a profundidade de bits teórica necessária para garantir a gravação de uma fotografia com todas as informações visuais que um ser humano perceberia?
Vi respostas variando de 200.000 a 20.000.000, e é difícil determinar a autoridade. E o termo "cor" é ambíguo - significa apenas matiz, ou as diferenças de saturação e luminosidade também estão incluídas?
Respostas:
Ao discutir o número de cores perceptíveis ao olho humano, costumo me referir aos 2,4 milhões de cores do espaço de cores CIE 1931 XYZ. É um número bastante sólido, cientificamente fundado, embora eu admita que possa ter um contexto limitado. Eu acho que pode ser possível para o olho humano ser sensível a 10-100 milhões de "cores" distintas quando se refere tanto à cromaticidade quanto à luminosidade.
Baseará minha resposta no trabalho realizado pela CIE, que começou na década de 1930 e progrediu novamente na década de 1960, com algumas melhorias algorítmicas e de precisão na fórmula nas últimas décadas. No que diz respeito às artes, incluindo fotografia e impressão, acho que o trabalho realizado pela CIE é particularmente relevante, pois é a base da correção de cores e dos modernos modelos matemáticos de cores e conversão de espaço de cores.
A CIE, ou Comissão internacional de clareamento , em 1931, estabeleceu o espaço de cores " CIE 1931 XYZ". Esse espaço de cores era um gráfico de cores de pureza total, mapeado de 700nm (vermelho infravermelho próximo) a 380nm (UV próximo) e progredia em todos os comprimentos de onda da luz" visível ". Esse espaço de cores é baseado na visão humana , que é um tri-estímulo criado pelos três tipos de cones em nossos olhos: cones de comprimento de onda curtos, médios e longos, que mapeiam os comprimentos de onda 420-440nm, 530-540nm e 560-580nm. Esses comprimentos de onda correspondem a azul, verde e cores primárias amarelo-vermelho (ou vermelho-laranja). (Os cones vermelhos são um pouco únicos, pois sua sensibilidade tem dois picos, o principal na faixa de 560-580nm e também o segundo na 410- Faixa de 440 nm. Essa sensibilidade dupla indica que nossos cones "vermelhos" podem realmente ser cones "magenta" em termos de sensibilidade real.) As curvas de resposta do tristímulo são derivadas de um campo de visão de 2 ° da fóvea, onde nossos cones estão mais concentrados e nossa visão de cores, com intensidade de iluminação média a alta, é máxima.
O espaço de cores real da CIE 1931 é mapeado a partir dos valores de tristímulo XYZ, que são gerados a partir de derivados de vermelho, verde e azul, que são baseados nos valores reais de cor vermelha, verde e azul (modelo aditivo). Os valores de tristímulo XYZ são ajustados para um "iluminante padrão", que normalmente é um branco de 6500K com equilíbrio da luz solar (embora o espaço de cor CIE 1931 original tenha sido criado para três iluminantes padronizados A 2856K, B 4874K e C 6774K) e ponderado de acordo com um "observador padrão" (baseado em nesse campo de visão foveal de 2 °.) A plotagem de cores CIE 1931 XYZ padrão é em forma de ferradura e é preenchida com um diagrama de "cromaticidade" de 'cores' puras, cobrindo a faixa de tons de 700nm a 380nm e variando em saturação de 0 % centrado no ponto branco a 100% ao longo da periferia. Isto é um "2,38 milhões de cores que o olho humano pode detectar sob iluminação de intensidade moderadamente alta aproximadamente a mesma temperatura de cor e brilho da luz do dia (não a luz do sol, que é mais próxima de 5000k, mas a luz do sol + a luz do céu azul, cerca de 6500k).
Então, o olho humano pode detectar apenas 2,4 milhões de cores? De acordo com o trabalho realizado pela CIE na década de 1930, sob um iluminante específico que equivale à intensidade e temperatura de cor da luz do dia, ao considerar apenas 2 ° de cones concentrados na fóvea de nossos olhos, parece que realmente podemos veja 2,4 milhões de cores.
As especificações da CIE são limitadas em escopo, no entanto. Eles não são responsáveis por níveis variados de iluminação, iluminantes de intensidade ou temperatura de cor diferentes, ou pelo fato de termos mais cones espalhados por pelo menos uma área de 10 ° de nossas retinas ao redor da fóvea. Eles também não explicam o fato de que os cones periféricos parecem ser mais sensíveis ao blues do que os cones concentrados na fóvea (que são principalmente cones vermelhos e verdes).
Os refinamentos das parcelas de cromaticidade da CIE foram feitos nos anos 60 e novamente em 1976, que refinaram o "observador padrão" para incluir um ponto sensível a cores de 10 ° em nossas retinas. Esses refinamentos aos padrões da CIE nunca foram muito utilizados, e a extensa pesquisa de sensibilidade às cores que foi realizada em relação ao trabalho da CIE foi amplamente limitada ao gráfico de espaço de cor e cromaticidade CIE 1931 XYZ original.
Dada a limitação da sensibilidade da cor a apenas um ponto de 2 ° na fóvea, há uma forte probabilidade de que possamos ver mais de 2,4 milhões de cores, estendendo-se particularmente aos azuis e violetas. Isso é corroborado pelos refinamentos dos anos 60 nos espaços de cores da CIE .
O tom, talvez melhor rotulado como luminosidade (o brilho ou a intensidade de uma cor), é outro aspecto da nossa visão. Alguns modelos combinam cromaticidade e luminosidade, enquanto outros separam os dois distintamente. O olho humano contém uma retina composta por ambos os cones ... dispositivos sensíveis à "cor", bem como bastonetes, que são independentes da cor, mas sensíveis a mudanças na luminosidade. O olho humano tem cerca de 20 vezes mais hastes (94 milhões) do que cones (4,5 milhões). As hastes também são cerca de 100 vezes mais sensíveis à luz que os cones, capazes de detectar um único fóton. As hastes parecem ser mais sensíveis aos comprimentos de onda verde-azulado (cerca de 500nm) e têm sensibilidades mais baixas aos comprimentos de onda avermelhados e quase UV. Deve-se notar que a sensibilidade de uma haste é cumulativa; portanto, quanto mais tempo se observa uma cena estática, quanto mais claros os níveis de luminosidade nessa cena serão percebidos pela mente. Mudanças rápidas em uma cena ou movimento panorâmico reduzirão a capacidade de diferenciar a gradação tonal fina.
Dada a sensibilidade muito maior da haste à luz, parece lógico concluir que os humanos têm uma sensibilidade mais fina e distinta às variações na intensidade da luz do que às mudanças no tom e na saturação quando se observa uma cena estática por um tempo. Exatamente como isso afeta nossa percepção da cor e como ela afeta o número de cores que podemos ver, não sei dizer exatamente. Um simples teste de sensibilidade tonal pode ser realizado em um dia claro, exatamente quando o sol se põe. O céu azul pode variar do azul-branco ao azul escuro da meia-noite. Embora a tonalidade de um céu assim cubra um intervalo muito pequeno, o tom tonal é imenso e muito fino. Observando um céu assim, pode-se ver uma mudança infinitamente suave de branco-azul brilhante para azul-céu para azul escuro da meia-noite.
Estudos não relacionados ao trabalho da CIE indicaram uma ampla gama de "cores máximas" que o olho humano pode perceber. Alguns têm um limite superior de 1 milhão de cores, enquanto outros têm um limite superior de 10 milhões de cores. Estudos mais recentes mostraram que algumas mulheres têm um quarto tipo único de cone, um cone "laranja", que pode aumentar sua sensibilidade para 100 milhões, no entanto, esse estudo contou tanto a cromaticidade quanto a luminosidade no cálculo da "cor".
Em última análise, isso levanta a questão: podemos separar a cromaticidade da luminosidade ao determinar a "cor"? Preferimos definir o termo "cor" como o matiz, a saturação e a luminosidade da luz que percebemos? Ou é melhor separar os dois, manter a cromaticidade distinta da luminosidade? Quantos níveis de intensidade o olho pode realmente ver, versus quantas diferenças distintas na cromaticidade? Ainda não tenho certeza de que essas perguntas tenham sido respondidas de maneira científica.
Outro aspecto da percepção de cores envolve contraste. É fácil perceber a diferença em duas coisas quando elas contrastam bem uma com a outra. Ao tentar determinar visualmente quantas "cores" se vê ao observar vários tons de vermelho, pode ser bastante difícil dizer se dois tons semelhantes são diferentes ou não. No entanto, compare um tom de vermelho com um tom de verde, e a diferença é muito clara. Compare esse tom de verde em sequência com cada tom de vermelho, e o olho poderá captar mais facilmente as diferenças nos tons de vermelho na relação periférica entre si e em contraste com o verde. Esses fatores são todas as facetas da visão de nossa mente, que é um dispositivo muito mais subjetivo do que o próprio olho (o que torna difícil avaliar cientificamente a percepção de cores além do escopo do próprio olho.no contexto do que uma configuração sem nenhum contraste.
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De visualexpert.com
No entanto, este parece ser um assunto controverso.
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Alguns pontos.
O milhão de cores discrimináveis, mesmo que verdadeiras, aplica-se, na melhor das hipóteses, às condições ideais de laboratório. No mundo real, o número sem dúvida será muito, muito menor. Você pode ignorar com segurança toda essa conversa sobre milhões de cores.
Na fotografia, o alcance dinâmico é uma fração minúscula do alcance dinâmico da cena; portanto, você não pode produzir muitas das cores de qualquer maneira. Toda tecnologia lista drasticamente a gama de produção de cores. Especialmente impressões.
O número de bits necessários depende de muito mais do que o número de cores. O espaço de cores não é linear (consulte a Lei de Weber, a Lei de Fechner, as elipses de McAdam, etc.); portanto, você não pode simplesmente dividir o espaço de cores em uma série de etapas de tamanho igual com base no número de bits. Você sempre precisará de muito mais bits do que o número de cores sugere. 24 bits produz 16 milhões de cores, mas ainda não produz boas imagens. Você precisa de pelo menos 10 ou 12 bits por cor para criar gradientes suaves ou sem faixas.
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Para se ter uma idéia: a maioria dos monitores afirma poder exibir cerca de 16 milhões de cores. Os painéis mais baratos são na verdade apenas 6 bits / canal e usam o pontilhamento para misturar os 16 milhões. Isso é realmente perceptível! (alguns usam pontilhamento animado, aí você pode vê-lo como um leve efeito trêmulo). Na verdade, 24 bits verdadeiros (8 / canal) são realmente necessários para boas transições de cores suaves.
"O que, por sua vez, levanta a questão: os formatos que usam 48 bits, 16 por canal, são realmente muito maiores que o necessário?"
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