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Teoria da Cor Avançada: O Que é Gerenciamento de Cores e Os Designers Deveriam Saber Sobre Isso?

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Portuguese (Português) translation by Felipe Code (you can also view the original English article)

Um designer senta diante de mim, olhando para a paleta em seu software de vetor. "Há algo faltando... eu estou certo que há uma outra cor que eu simplesmente não consigo reproduzir..."

Não, eu revido imediatamente e explico com presunção: "todos se lembram da escola como os olhos funcionam—os cones em nossos olhos detectam as luzes vermelha, verde e azul, e cores são apenas uma mistura destas. Você tem vermelho, verde e azul nas telas e você pode misturá-las para cores mais claras, e é isso, todas as cores".

Um momento depois eu percebi que estava errado. É um pouco mais complexo que isso, e esse artigo explica por quê.

Neste artigo, estaremos explorando os modelos de cores, como a cor pode ser dissecada em partes e descritas. Então iremos olhar os espaços de cores, o primo mais preciso dos modelos de cor, definindo exatamente qual cor estamos descrevendo. Aqui veremos por que há certas cores que você não pode reproduzir no seu software. Finalmente, exploraremos o gerenciamento de cores, o processo que deve garantir que você está vendo as cores certas através do seu fluxo de trabalho de design.

1. Como podemos descrever uma cor?

O que é um modelo de cor?

Se você é de um passado voltado para impressão, você já deve estar rindo da minha simplista vermelha, verde e azul visão de mundo—todos sabem que cores são na verdade a mistura de ciano, magenta, amarelo e preto. Mas ambos são igualmente válidos— eles são simplesmente modelos de cores diferentes, métodos para dissecar cores em seus componentes para uma representação de cor abstrata e numérica.

Eu presumo que muitos designers devem estar familiarizados com os modelos de cores RGB e CMYK. Se você está, sinta-se livre para pular esta seção para os mais obscuros, mas ainda útil, modelos de cores HSB e Lab.

O que é o modelo de cor RGB?

Nosso primeiro exemplo será o modelo de cor RGB. Este modelo, às vezes descrito como modelo de cor aditivo, descreve como a luz colorida se combina para criar outras cores. Imagine que você está em um quarto escuro, com lâmpadas vermelha, verde e azul reguláveis e ao ajustar o brilho de cada uma você pode iluminar a sala com qualquer cor que desejar misturando estas luzes. Se todas as lâmpadas estiverem desligadas, você obterá o preto—está escuro! Se você misturar vermelho e verde igualmente, o quarto ficará amarelo, e então quando você ligar a lâmpada azul, o quarto se tornará branco.

Por que vermelho, verde e azul? Você pode se lembrar das lições de ciência na escola sobre o espectro da luz, descrito como frequências, variando dos vermelhos através das cores do arco-íris até os azuis e púrpuras. Do ponto de vista científico, luz pode ser a mistura de qualquer um dessas únicas frequências de luzes monocromáticas.

No entanto, nós temos células fotossensíveis chamadas cones na retina de nossos olhos para detectar a quantidade de luzes vermelha, verde e azul nas áreas do espectro. Por causa disso, verdadeira luz monocromática amarela, a qual está entre vermelho e verde no espectro, é indistinguível de uma mistura entre luzes vermelha e verdes monocromáticas.

De um ponto de vista do design, uma vez que não podemos perceber a diferença, isso simplesmente não importa, e então podemos abstrair qualquer cor que pudermos ver, como uma mistura de vermelho, verde e azul.

Spectrum of Monochromatic colors
Espectro das cores monocromáticas.

Devido a este fato, muitos dispositivos, tais como monitores TVs e LEDs, que mudam de cores, reproduzem a luz como vermelho, verde e azul emitindo fontes de luzes. De forma similar, dispositivos que captam a luz, tais como câmeras ou scanners, imitam o olho humano com sensores destas três cores.

No mundo digital, componentes de vermelho, verde e azul são frequentemente descritos como números entre 0 e 255. Por que 255? Você pode culpar os programadores por isso—é devido a elas serem armazenadas como valores "8-bit", o qual pode armazenar 256 valores diferentes. Você pode culpá-los ainda mais se tiver que lidar com websites e números codificados hexadecimais tal como #FF4E3A

Red Green Blue Additive Color Model
O modelo de cor aditivo vermelho, verde e azul (RGB)

O que é o modelo de cor CMYK

Então por que descrever cores de qualquer outra forma? Bem, o mundo das impressões é um bom exemplo. Nós não queremos descrever a luz emitida de nossa mídia impressa; nós queremos descrever as cores dos pigmentos e colocá-los em um pedaço de papel para obter luz emitida daquelas cores. Certamente será vermelho, verde e azul novamente? Se você imprimiu ou pintou antes, você saberá que este não é o caso.

Nossas cores primárias no meio impresso são os pigmentos ciano, magenta e amarelo, e ao adicionar dois desses em uma folha de papel branco, nós obteremos vermelho, verde e azul. Adicionando uma terceira, tendemos a obter um marron enlameado, mas ao adicionar um quarto pigmento, o preto, podemos misturá-los para obter mais cores. Este modelo de cor adiciona cores para obter tons mais escuros, então às vezes é referido como modelo subtrativo, mas geralmente mais conhecido como modelo de cor CMYK. Geralmente você verá as porções de cada pigmento representados digitalmente como números entre 0 e 100.

Cyan Magenta Yellow and Black color system
A mistura subtrativa de ciano, magenta e amarelo pode produzir mais cores e a adição de preto (à direita) pode produzir muito mais.

Para uma bela explanação visual dos modelos de cores RGB e CMYK, veja o vídeo de Kirk Nelson.

O que são os modelos de cores HSB/HSV/HSL?

Há outros modelos de cores por aí. Se você acionar o seletor de cores no Adobe Photoshop CC, ou acessar o colorizer.org, você verá também o modelo de cor HBS (Hue, saturation e brightness, i,e matiz, saturação e brilho em português).

Este modelo representa a cor como uma combinação de matiz, saturação e brilho, correspondendo como muitas pessoas tendem a pensar sobre as cores.

Saturação dita o quão vívida a cor resultante será: uma cor 100% saturada será vívida e forte, uma cor 50% saturada será de um tom pastel mais sutil e uma cor dessaturada será mais acinzentada.

Brilho (brightness, às vezes chamado de valor [value] e portando o modelo também é chamado de modelo de cor HSV) pode ser pensado como a quantidade de preto na cor, luz 0% seria totalmente preto, luz 100% totalmente branca ou uma cor dependendo de nossa saturação.

Finalmente, matiz (Hue) dita de qual cor monocromática estamos falando, significando a cor como nós vemos em um arco-íris: vermelho, amarelo, verde, púrpura, etc. Matiz é descrito como um número entre 0 e 360, essencialmente um ângulo ao redor do círculo cromático.

Eu sempre achei inquietante que se saturação é 0%, matiz pode ser qualquer valor e ainda significar a mesma cor (em uma escala cinza), e pior, se brilho for 0%, nem matiz nem saturação importa, todo e qualquer valor significará preto.

O modelo de cor HSL compartilha a definição de matiz (Hue), mas adiciona o conceito de luminosidade (lightness), tendo branco e preto como suas extensões, com cores vívidas no meio e uma sutilmente diferente, mas ainda amplamente similar saturação.

HSB and HSV color models
Os modelos de cores HSB e HSV

O que é o modelo de cor Lab?

O modelo de cor final oferecido pelo seletor de cores do Photoshop é o modelo de cor Lab, o qual é um pouco menos intuitivo, mas o que mais se aproxima de como o sistema visual humano funciona.

"Mas espere", eu o ouvi gritar: "você nos disse que o olho humano é sensível ao vermelho, verde e azul"! Isso é verdade, chama-se visão tricromática, e enquanto descreve como cada cone individual do olho trabalha, ele não descreve com precisão como o sistema visual trabalha como um todo.

Acontece que o sistema é melhor descrito pelo modelo de visão oposto, o qual sugere que o sistema visual é conectado para detectar diferenças entre os cones em vez dos valores reais que eles sentem. O sistema aponta as diferenças do verde vs. vermelho, azul vs. amarelo e luz vs. sombra.

Imitando a dimensão a e b do Lab descreve a oposição da cor, a dimensão a descrevendo vermelho/verde e a dimensão b descrevendo azul/amarelo. A terceira dimensão, L para iluminação, é similar à definição de HSL, mas com duas principais diferenças. Ao passo que outros modelos são baseados na intensidade da luz, em vez disso, Lab é baseado na percepção humana de sua intensidade. O resultado disso é que uma duplicação da luz realmente parece uma duplicação; o mesmo não pode ser dito dos sistemas anteriores.

Separando a percepção humana da luz para cores deixa as dimensões a e b como medidas de cromaticidade, iluminação independente da cor. Isso é importante, como algumas cores parecem mais brilhantes ou mais escuras, apesar de estarem na mesma intensidade. Por exemplo, nós vemos um amarelo totalmente saturado mais brilhante do que um azul totalmente saturado. Todas estas mudanças resultam em um modelo de cor perceptivelmente uniforme.

Com relação às distâncias, L é medido de 0 (escuro) até 100 (claro), a de -120 (vermelho) até +120 (verde) e b de +120 (amarelo) até -120 (azul).

LAB Color Model
O modelo de cor Lab - Kirk Nelson

Como isso pode ser difícil de entender a partir de texto, eu recomendo uma rápida visita a um outro vídeo rápido de Kirk Nelson.

Trazer a percepção para coisas certamente ajuda os pesquisadores da visão humana, mas será que ajuda aos designers?

Bem, é a uniformidade de percepção que é realmente uma benção. Por exemplo, iluminação independente da dimensão de cromaticidade pode certamente ser útil. Você pode, por exemplo, ajustar a curva nessas dimensões para adicionar um pouco mais de cor azul sem alterar a iluminação percebida de uma imagem.

Existem outros modelos de cor?

Podemos dissecar as cores de outra forma? Certamente! Mantendo a percepção Lab de uma descrição independente da iluminação, e se dissecarmos a cromaticidade em matiz e saturação como no HSV? Nós teríamos o Sistema de Munsell, embora ele chame saturação de "croma" e brilho de "valor" e tende a ser utilizado para pesquisa do solo, em vez de no design!

O link que eu passei anteriormente, colorizer.org, é uma forma fantástica de entender estes sistemas, oferecendo sliders para todas as diferentes dimensões dos diferentes sistemas. Você verá mais modelos de cores tais como YPbPr e XYZ. Estes são novamente mais modelos específicos, menos úteis em design, mas conveniente para desenvolvedores de codecs de vídeos

Saindo um pouco do universo digital, sistemas tais como Pantone poderiam ser descritos como sistemas de cores, sendo uma forma padronizada de cores abstratas, permitindo dois designers remotos com a mesma paleta saberem que estão pensando no mesmo cerúleo ou rosa-choque!

Se nos afastarmos do quesito olho humano, olhando para a percepção animal da cor, câmeras infravermelhas ou até mesmo dados de satélite, repentinamente temos sensibilidades em frequências que não sejam vermelho, verde e azul. Nos movemos então para a área de imagens em falsa cor para tornar as cores invisíveis, incompreensíveis.

False color imagery from NASA
Imagem em falsa cor, NASA

2. Como podemos descrever uma cor com precisão?

Voltando para o dia-a-dia do design, é quando nos movemos entre estes modelos de cores que o porquê eu estava errado se torna mais evidente. Talvez tenha sido doloroso aperfeiçoar uma parte de mídia para exatamente os tons corretos que você deseja, apenas para imprimir e encontrar as cores reproduzidas sutilmente diferentes.

Se um documento requer 100% de vermelho ou 100% de ciano, qual será a proporção? Dada nenhuma outra pista, será 100% do que um dispositivo pode dar, um pixel vermelho totalmente brilhante ou um total revestimento de tinta ciano. Há duas questões sobre isso: a capacidade dos dispositivos diferem, dessa forma um vermelho total parecerá diferente entre dois monitores, e, em segundo lugar, como intercalamos entre os modelos de cores para representá-las com precisão? 

Para fazer isso de forma apropriada, vamos precisar de gerenciamento de cores. Eu vou descrever isso tudo na sessão 3, mas primeiro precisamos entender espaços de cor, irmãos mais precisos dos modelos de cores.

O que é um espaço de cor?

Espaços de cores especificam precisamente um mapeamento da descrição de uma cor ou como esta deveria ser reproduzida. Estes espaços de cores especificam exatamente como os componentes das cores deveriam ser representados, precisamente como uma mistura das primárias deveriam parecer e como, no mundo real, qualquer valor dado deveria brilhar em uma tela. 

A noção de espaço de cor funciona em qualquer modelo de cor. Pantone, a qual eu mencionei anteriormente, é na verdade melhor descrita como espaço de cor, já que esta descreve cores precisas. Há espaços de cores comuns para RGB e CMYK, mas primeiro vamos falar do Lab para aprender mais alguns conceitos.

Espaços de Cores CIE LAB e XYZ

Exatamente o que as dimensões L, a e b do modelo de cor Lab mede depende de qual espaço de cor Lab estão se referindo. O espaço de cor Lab inicial vem de Richard S. Hunter em 1948, mas a Comissão Internacional de Iluminação (CIE) melhorou gradualmente a definição exata para os valores de Lab para que melhor se aproximassem da percepção humana nas definições de espaço de cores CIE 1976, CIE 1994 e CIE 2000. Tecnicamente, as dimensões CIE deveriam referir-se a L*, a* e b* como são definidos diferentemente para as dimensões Hunter 1948, mas eu segui o uso do Lab do Photoshop.

Cada um destes sistemas é baseado e definido nos valores XYZ do anterior espaço de cor CIE1931 XYZ. A menos que você esteja interessado no sistema visual humano, os detalhes disso são imateriais, exceto para o fato de que X e Y são medidas de cromaticidade novamente, e nós podemos ignorar iluminação para mapear todas as cores na escala XY de cromaticidade; nomeamos isso como diagrama de cromaticidade. No diagrama de cromaticidade mostrado abaixo, a forma curvada em arco é a gama de cores que a visão humana pode enxergar (cromaticidades, realmente, visto que não temos nenhuma luz).  Onde o diagrama realmente se torna útil é para comparar as gamas de diferentes espaços de cores.

Chromaticity Diagram showing CIE 1931 xy color space
Diagrama de cromaticidade mostrando a escala da visão humana dentro do espaço de cor CIE 1931 XY

O Que é Gama de Cores?

A escala de um espaço de cor é descrita como gama de cores (gamut em inglês). Você pode encontrar espaço de cor e gama de cor usados um tanto de forma intercambiável, mas a melhor forma de entender a diferença é retornar para o diagrama de cromaticidade CIE 1931 acima. A área colorida é o espaço de cor e a linha espessa marcando as extensões é a gama de cores da visão humana.

Espaço de Cor sRGB

Gamas de cores são úteis quando descrevemos espaço de cores. Vamos observar o sRGB para demonstrar isso. Se você se sente bravo, pode dar uma olhada na especificação do espaço de cor sRGB. O espaço de cor sRGB pode ser pensado como um espaço de cor padrão para o modelo RGB. Quase todos os displays e dispositivos de captura trabalhando no modelo RGB suporta sRGB, no mínimo.

Dê uma olhada no diagrama de cromaticidade abaixo—o triângulo mostra a gama de cores de sRGB em comparação com a visão humana (CIE1931). Como você pode ver, muitas áreas dentro da gama de cores da visão humana estão fora da gama do espaço de cor sRGB. Essencialmente, estas são as cores que podemos ver mas não podem ser representadas dentro do espaço de cor sRGB e tais cores estão fora da gama para o espaço de cor sRGB. O fato de que muito da visão humana está fora do espaço de cor sRGB explica porque é mínimo e tende a ser considerada uma gama estreita de espaço de cor.

Chromaticity Diagram showing CIE 1931 xy color space and sRGB color space
Diagrama de Cromaticidade mostrando o espaço de cor sRGB comparado com a visão humana (CIE 1931)

Você tem observado a licença artística que eu tenho tido com os diagramas de cromaticidade? Se o seu monitor apenas mostra sRGB, por que todas as cores não estão no triângulo sRGB? E como você pode ver as cores fora dele?

Na realidade, as cores no canto em forma de arco do diagrama são as cores monocromáticas puras; os três lados do triângulo sRGB serão os melhores do verde, azul e vermelho que um monitor pode reproduzir. Eu apenas estendi a gama de cores sobre o alcance da visão humana para melhor ilustrar a variação.

Espaço de Cores Adobe e ProPhoto RGB

E se quisermos uma cor fora do espaço de cor sRGB, mas ainda no modelo RGB? Precisamos de um espaço de cor RGB mais extenso.

Há muitos, mas vamos ver dois dos maiores. Primeiramente o espaço de cor Adobe RGB, introduzido em 1998, o qual, como você pode ver abaixo, permite uma melhor representação de verdes sobre sRGB.

Segundo, o ProPhoto RGB da Kodak, também conhecido como ROMM RGB, oferece um espaço de cor vasto. Na verdade existem espaços dentro da gama de cores ProPhoto RGB que estão fora da gama para CIE 1931, sugerindo que azuis profundamente saturados e verdes nesse espaço de cor representa cores que o olho humano não pode enxergar!

Adobe ProPhoto RGB Color Spaces

Perfis ICC

Okay, então qual espaço de cor RGB minha câmera/ monitor/ scanner usa? Provavelmente nenhum deles! Ao passo que eles podem estar próximos do espaço de cor padrão, cada modelo de um dispositivo terá seu próprio espaço de cor.

Devido a esse fato, o International Color Consortium (Consórcio Internacional de Cor) veio com o Perfil ICC, uma forma de definir e compartilhar espaços de cores de dispositivos específicos. Tal espaço pode estar disponível a partir de um fabricante ou você pode gerá-lo como descrito na seção 3.

Espaço de Cores CMYK

Saindo do modelo de cor RGB, vamos observar os espaços de cores CMYK. Isso é muito mais complexo, devido à informação necessária não só sobre tintas, mas também sobre o papel e outros detalhes da impressão. Dê uma olhada neste guia para ver a gama de perfis disponíveis. Nós pegaremos apenas o espaço de cor American Web Coated SWOP.

O espaço irregular hexagonal é a gama para SWOP e eu também coloquei a gama triangular de sRGB novamente, assim podemos compará-los. Temos algumas cores fora da gama para cada espaço de cor em relação ao outro, por isso a implicação é que não podemos trivialmente mover entre CMYK e RGB—precisamos de Gerenciamento de Cores.

CMYK Color Spaces

3. O Que é Gerenciamento de Cores? 

Então você (esperançosamente) entende espaço de cor, mas como você os usa realmente? Usando um fluxo de cores gerenciadas.

Gerenciamento de Cores é uma cadeia de sistemas para gerenciar cor através do fluxo de uma peça de mídia. Isso inclui:

  • o gerenciamento de espaço de cores nos arquivos de mídia
  • a conversão entre espaços de cores
  • a caracterização e a calibração de dispositivos para mostrar (ou capturar) com perícia em um espaço de cor

Caracterização/ Calibração de Dispositivos

Então o primeiro passo será assegurar que estamos vendo a cor apropriadamente em nosso dispositivo. Como já mencionamos, dispositivos terão seu próprio espaço de cor, de acordo com um perfil ICC. Este perfil pode estar disponível a partir do fabricante, mas para ser realmente preciso é melhor gerá-lo você mesmo, já que dispositivos podem diferir devido às tolerâncias e condições ambientais do fabricante.

Caracterização é o processo de medir as capacidades de um dispositivo. Isso é conseguido por colorimetria, medindo a aparência das cores como elas são percebidas pelas pessoas, com um colorímetro.

O próximo passo é aproveitar a caracterização de reprodução do dispositivo para melhor representar as cores, isso é chamado de calibração. Tipicamente, colorímetros de displays virão com um software para calibrar o display e então fará uma caracterização final para gerar um perfil ICC.

Eu disponibilizei os links de alguns tutoriais abaixo. O processo de Jordan Merrick através do processo de ambas as técnicas em um display Mac, Daniel Sone mostra o uso de um outro colorímetro econômico para calibração e Jeffery Opp mostra o processo de caracterização para uma câmera.

Gerenciando Seus Espaços de Cores

Nós agora entendemos o que é um espaço de cor, mas como escolhemos o correto para um documento? Tipicamente, estaremos limitados a um subconjunto do dispositivo que estamos usando e o desejado dispositivo final de mídia ou captura, em termos de fotografia ou escaneamento, ditará o modelo de cor em uso. Então nós simplesmente usamos o espaço de cor com a maior gama disponível? Isso frequentemente é a melhor abordagem e nós certamente não queremos nos restringir desnecessariamente, mas há mais algumas armadilhas para estarmos atentos.

Primeiramente esteja atento ao espaço de cor final no seu processo, tela ou impressão. Em todo caso use uma ampla gama para captura e em documentos intermediários, já que isso lhe dará mais dados para trabalhar, mas destinam-se a acabar com cores dentro de uma gama do espaço de cor final. No mínimo, descubra qual é o espaço de cor e converta-o você mesmo na etapa final. Isso permitirá ver se, se desviar do espaço de cor resultará em qualquer cor estranha.

A segunda armadilha em potencial é que quando representada digitalmente, estaremos colocando um número às dimensões do modelo de cor, e cada um desses números têm uma profundidade de bits, essencialmente o número de subdivisões de intensidade para cada cor primária.

Tipicamente isso será 8 ou 16 bit, representando 256 e 65536 possíveis valores para vermelho, verde e azul. Então obviamente queremos uma maior profundidade de bits para representar mais cores, mas às vezes estaremos limitados à uma profundidade de bits menor (talvez pelo tamanho do arquivo resultante).

Nesse caso, uma gama maior espaça as subdivisões mais distantes, significando que um desperdício de cores saturadas é na verdade um desperdício de bits de dados úteis, na pior das hipóteses. Então se você tem uma profundidade de bits limitada, escolha seu espaço de cor para igualar o que você está tentando representar em um documento.

Conversão Entre Espaço de Cores

Felizmente, o conjunto de ferramentas de Gerenciamento de Cores lida com a parte matemática entre a alternância de espaço de cores para nós. A real interação que o designer tem com isso é a seleção do mapa para lidar com a troca em gama e distribuição de cores entre espaços; isso é chamado de Render Intent.

Colorimetria relativa visa mapear precisamente cores, as quais podem ser representadas em ambos espaços de cores e representar a gama de cores com cor mais próxima disponível. Considerando que a maioria das cores em um documento estão compartilhando o espaço de ambas as gamas, isso tende a parecer mais similar  ao olho humano, o qual é muito útil para a fotografia.  A grande desvantagem é que quaisquer cores fora da gama são "cortadas" para a cor mais próxima, e portanto informação é perdida.

Perceptual intenta conversão em vez de esmagar todas as cores em um espaço de origem para encaixar no espaço de cor resultante. Isso muda como todas as cores são vistas, mas nenhuma informação é perdida. Nada é perdido, mas grandes mudanças em cor e iluminação podem ocorrer.

Uma noção que observei até agora é o ponto em branco em um espaço de cor, o qual descreve o local do mais puro branco disponível; isso difere de espaço de cor para espaço de cor. Colorimetria relativa tenta manter o ponto em branco ao redor do mapa, distorcendo as cores para fazer isso, mas colorimetria absoluta não tende a fazê-lo. Isso pode mudar todo o balanço de branco de uma imagem, então não é tão bom para a fotografia, mas é muito útil para embalagens e branding, já que reproduz com precisão as cores exatas.

Saturação tende a ser útil indo para uma gama maior, já que mantém saturação relativa. Isso fará a fotografia parecer mais vívida, mas é útil para embalagens e infografia.

Isso soa como trabalho duro, deveria eu me importar, afinal?

A resposta depende do que você projeta. Se você trabalha com resultados impressos, simplesmente sim. Se todo o seu fluxo de trabalho é digital, talvez para a web, você pode ir para sRGB, mas eu argumentaria que você deveria ao menos saber sobre esses tópicos. Se você deve fazer a calibragem, é uma questão controversa, como descreve a discussão de Thomas Cannon: Calibragem de Cor é Necessária em Web Design?

Se você captura imagens do mundo real (scanner e câmeras) ou coloca imagens no mundo real (impressões), você realmente deveria saber sobre essas coisas e eu recomendaria você ler mais sobre como o seu dispositivo em particular e softwares age com espaços de cores e gerenciamento de cores.

De qualquer forma, fique ligado que sim, há cores que não estão na paleta da sua escolha de ferramenta digital. E nem mesmo mencione cores metálicas, isso seria um assunto totalmente diferente.

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