Neste capítulo vamos lidar com a percepção de cores, elemento básico para a compreensão da visão no ser humano.

Diferentes teorias foram descritas e várias explicações foram propostas sobre como usamos a percepção de cores no sistema visual e, embora tenhamos aprendido muitas coisas, ainda há muito mais para decifrar.

Aqui veremos os mecanismos perceptivos da cor e falaremos sobre os aspectos psicofísicos da visão de cores, um tema que geralmente não é muito abordado em tratados sobre percepção visual.

percepção de cores

O que é percepção de cores

A cor é um elemento fundamental para a vida, além de embelezar e ter uma função estética, desempenha uma importante função de sinalização. A cor facilita a organização perceptiva, especialmente a capacidade de diferenciar objetos no ambiente.

Os objetos são vistos com uma determinada cor dependendo de como a luz que incide sobre eles é refletida, considerando que a própria luz é composta por diferentes comprimentos de onda que correspondem a cores específicas. Com base nesse duplo conceito, a cor que vemos correspondendo a um objeto é sua refletância, ou seja, o que poderíamos descrever em um gráfico onde a porcentagem de luz refletida é representada em função do comprimento de onda. Se o comprimento de onda refletido ocupa uma posição no espectro próxima a 400 nm, vemos esse objeto como azul, mas se a luz refletida estiver em torno de 700 nm, o vemos como vermelho.

Os pesquisadores da cor consideram o vermelho, o amarelo, o verde e o azul como as cores básicas, pois nos permitem descrever o resto de todas as cores que somos capazes de perceber.

Teoria tricromática da percepção de cores

Esta teoria foi proposta no século XNUMX por Young e Helmholz como resultado de sua pesquisa psicofísica baseada na "correspondência de cores" combinando luzes com comprimentos de onda específicos.

Uma das principais conclusões a que chegaram é que eram necessários três comprimentos de onda para formar as diferentes cores do espectro. Isso os levou a pensar que no nível da retina deveria haver receptores específicos para cada um desses três comprimentos de onda, ou seja, três tipos de fotorreceptores com diferentes sensibilidades espectrais.

A luz que chega ao retina estimula todos os receptores, mas dependendo do seu comprimento de onda, determinaria uma resposta maior no tipo de receptores sensíveis a esse comprimento de onda.

como vemos as cores

Demorou trinta anos para os fisiologistas encontrarem a origem dessa sensibilidade espectral diferente nos fotorreceptores. Isso se deve à presença de um pigmento diferente nos cones, três tipos de pigmentos que respondem especificamente aos comprimentos de onda curto (419 nm), médio (531) e longo (558 nm), correspondendo às cores azul, verde e vermelho, respectivamente.

Formação de cor na retina

Se projetarmos uma luz de 430 nm, os cones de ondas curtas são disparados e vemos a luz azul, se agora projetarmos uma luz amarela de 580 nm, ela estimula igualmente os cones de ondas médias e longas, daí a combinação de luz azul e amarela , pois estimula igualmente os três fotorreceptores, determina que a percebamos como luz branca. Este fato é surpreendente porque estamos acostumados ao fato de que, se combinarmos uma tinta azul com uma amarela, a veremos como verde, não branca.

Sabemos que nossa percepção de cores depende do padrão de atividade dos diferentes tipos de fotorreceptores. Com isso podemos explicar o fenômeno da correspondência de cores, podemos gerar um estímulo de percepção de cores como o que seria dado pela luz de 580nm que percebemos como amarelo esbranquiçado, se misturarmos luzes de 530nm, verde com outra de 620nm, vermelha, que fortemente estimulam receptores de ondas médias e longas e pouquíssimos receptores de ondas curtas, gerando um padrão de percepção amarelo, como o anterior.

De fato, embora todos os três fotorreceptores sejam necessários para uma percepção de cor adequada, apenas dois seriam suficientes para ter uma percepção de cor quase normal, enquanto apenas um é insuficiente para perceber a cor, pois a absorção da luz depende da intensidade com que a projetamos, sendo capaz de estimular o mesmo fotorreceptor com diferentes comprimentos de onda, simplesmente ajustando a intensidade. Por esta razão, um único fotorreceptor não é suficiente para ter a sensação de cores como temos na vida normal, é o que se chama "princípio univariado".

Por que temos percepção de cores?

Hering descobriu que a teoria tricromática explicava a maioria dos fenômenos de cor, mas não respondia a todos os problemas que surgiam. Por isso, propôs uma nova teoria que explicava a percepção das cores com base nas respostas opostas geradas pelo azul-amarelo e vermelho-verde.

Hering deduziu isso estudando as pós-imagens geradas pela visualização de placas coloridas. Ele observou que a visão de um campou vermelho gera uma pós-imagem verde e uma cartolina verde, uma pós-imagem vermelha e, da mesma forma, aconteceu com o azul e o amarelo. Hering ofereceu uma explicação no nível fisiológico que melhorou a concepção da visão de cores e, embora hoje se veja que não era inteiramente verdade, foi possível confirmar parte de seus achados psicofísicos. 

Processo de percepção de cores

A explicação atual para essa teoria é baseada em achados na retina e no Núcleo Geniculado Lateral de neurônios com campos adversários tipo centro-periferia.

Haveria quatro tipos de combinações: Az+ Am-, V+ R-, Am+ Az-, R+ V-. Junto com esses achados, confirmou-se a presença dos três tipos de fotorreceptores na retina descritos na teoria tricromática. Ou seja, que a explicação para a visão das cores foi unificar as duas teorias, a tricromática com a c.ampos adversários.

Um exemplo de como esses dois sistemas estão integrados é mostrado na figura, onde o cone L envia um sinal para uma célula bipolar R+V-, ao mesmo tempo em que envia outro sinal de excitação para uma célula bipolar A que inibe a ativação de a célula bipolar para Az+ Am-. As células Az+ Am- são ativadas pela estimulação dos cones S de ondas curtas, o que nos faz perceber a cor azul e se os cones M e L forem estimulados, com a chegada de uma luz verde e vermelha, a célula é ativada. bipolar A, que inibe o bipolar Az+ Am- e a cor amarela é percebida, assim como aconteceu nas experiências que os sujeitos têm quando combinam luzes de diferentes comprimentos de onda na correspondência de cores.

processo de percepção de cores

Com isso vemos que a sequência de cores começa com os fotorreceptores, os cones para comprimentos de onda curtos, médios e longos, e continua com um mecanismo de convergência e potencialização que é alcançado com as células ganglionares oponentes na retina e em um segundo estágio, em o Núcleo Geniculado Lateral.

Percepção de cores e o cérebro

O que ainda não sabemos muito bem é o que acontece no cérebro.

Nos anos oitenta, especulava-se sobre uma região específica para a cor, com base em casos de cegueira cortical para a cor, mas não para a visão, o que sugeria que a cor era processada em uma área específica do córtex. 

Atualmente, a atividade cortical relacionada à cor tem sido observada em V1 e em áreas extraestriadas, como V3 e V4, que estão envolvidas na via de reconhecimento de padrão ventral, mas também respondem a estímulos preto e branco, portanto, mais do que uma região específica para a cor , a cor seria processada em diferentes regiões.

teoria da retina

Foi proposto inicialmente por Land em 1964, fruto de suas experimentações com a câmera Polaroid.

Primeiro, observo a constância da cor, que não varia apesar das variações no grau de iluminação ambiente. O cérebro ajustaria "matematicamente" a cor com base na informação do tom global da cor. A base neurofisiológica desse processo está sendo atualmente debatida. 

Zeki, em 1980, mostrou que a cor de uma superfície em uma cena complexa não dependia apenas do comprimento de onda predominante refletido, mas que o cérebro campara com os comprimentos refletidos pelo ambiente.

Diferenças na visão de cores

As primeiras referências à visão das cores se devem ao físico John Dalton, que sofria de um distúrbio na visão dos tons carmesins. Em memória desse físico, anomalias na visão de cores começaram a ser denotadas como colorblindness.

Existem três formas principais de anormalidades na visão de cores:

  • monocromático.
  • Dicromatismo.
  • Tricromatismo anômalo.

Monocromático

El monocromatismo ou olho monocromático é uma forma rara de anomalia de cor com base hereditária. Em geral, esses pacientes não possuem nenhum cone funcional, de modo que a visão não só carece de cor, mas, na medida em que é possibilitada pela ação dos bastonetes, o acuidade visual é muito baixo e deve ser protegido porque são muito sensíveis à luz, sofrem de fotofobia.

Dicromatismo

El dicromatismo o Os pacientes acometidos pelo dicromatismo veem algumas cores e, de acordo com elas, podem ser classificados em:

Os dois primeiros são os mais frequentes e estão relacionados ao cromossomo X, por isso ocorrem com mais frequência no sexo masculino.

Os protanopos eles percebem o azul e à medida que o comprimento de onda aumenta (492 nm), o tom azul desaparece e apenas um tom acinzentado é apreciado.

Aqueles que sofrem deuteranopia, têm uma clínica semelhante, mas o tom azul é um pouco mais longo, até comprimentos de onda de 498, após o que é percebido em um tom amarelo-acinzentado.

El tritanope vê azuis até 570nm e, a partir de então, só vê vermelhos.

Juntamente com as anomalias de cor devido a alterações nos fotorreceptores, temos a acromatopsia centralisto é, o daltonismo, não porque os comprimentos de onda das diferentes cores não sejam processados, mas por causa de uma alteração na interpretação da cor no nível cortical.

Psicofísica da percepção de cores

A visão de cores envolve perguntar: que tipo de informação a cor processa? sistema visual e que operações realiza para obter essa informação?

Costumamos entender a cor como um atributo da percepção visual ligado a objetos ou luz. Quando nos referimos à cor de um objeto, é necessário, em primeiro lugar, que a luz que sai desse objeto chegue aos olhos e, em segundo lugar, que, consequentemente, o processo de coloração seja estimulado. percepção visual, assim a cor será um atributo perceptivo desse objeto, assim como a forma, a textura ou a profundidade.

Em 1970, a CIE (International Commission on Illumination) adotou a definição de cor percebida como: "cor é aquele aspecto da percepção visual pelo qual um observador pode distinguir entre duas cores.ampsão do mesmo tamanho, forma e textura devido às diferenças na composição espectral das radiações associadas à observação.

Aspectos fundamentais para a percepção de cores

Referindo-se à definição CIE citada acima, atributos importantes podem ser associados para melhor compreender a percepção de cores. Em outras palavras, o que uma cor precisa ter para que possamos vê-la.

Os aspectos fundamentais para vermos a cor são:

Passo: É o atributo que permite caracterizar uma cor como azul, verde, etc.

cor: É um atributo pelo qual um campou parece ter mais ou menos uma cor cromática.

cor cromática: A cor percebida que tem matiz. Será uma cor acromática, aquela cor percebida que não tem tom, como o branco e o cinza.

brilho: Atributo pelo qual um campou tem mais ou menos quantidade de luz.

Saturação: Colorido de um campou determinada em proporção à sua luminosidade. Depende da quantidade de cinza que é misturada com a cor base. Será mais puro ou mais saturado quanto menos cinza contiver.

Clareza: Refere-se a objetos opacos ou transparentes, e é a luminosidade de um campo determinado em proporção à luminosidade de um campou igualmente iluminado que é percebido como branco ou perfeitamente transparente.

Croma: Também se refere a objetos opacos ou transparentes e é definido como a cor de um determinado corpo em proporção à luminosidade de um campou igualmente iluminado que é percebido como branco ou perfeitamente transparente.

Como consequência desses atributos, dizemos que um objeto tem, por exemplo, uma cor azul clara e brilhante.

O estudo da cor é realizado com colorimetria, que visa introduzir um método de medição de cor que permita atribuir uma magnitude mensurável a cada um dos atributos perceptuais e, além disso, determinar a cor por meio de números que permitem sua especificação em um espaço de representação.

Percepção psicofísica de cores

Após as definições anteriores, podemos avançar no que entendemos como “cor psicofísica”. Segundo a CIE, é o atributo da relação visível pelo qual um observador pode distinguir dois campos do mesmo tamanho, forma e textura, devido à diferença na composição espectral das radiações relacionadas à observação.

O estímulo visual da cor

Nesta linha, definimos o estímulo de cor, como aquela energia radiante de determinada intensidade e composição espectral que, ao entrar no olho, produz a sensação de cor.

Vemos a complexidade da percepção das cores, sua psicofísica, em exemplos como o "Efeito Bezold-Brücke".

Se projetarmos um pincel de luz monocromática através do aluno em direção à retina, alterando o ponto de incidência na pupila, produzem-se alterações no tom do estímulo luminoso, é o que conhecemos como “efeito Stiles Crawford do segundo tipo”.

Todos nós vemos a mesma cor

Na psicofísica da visão de cores, o fato da cor atribuída a um objeto é interessante. De forma simplificada, poderíamos entendê-lo como resultado de uma certa análise espectral (no cérebro), da luz que o objeto reflete ou emite.

No entanto, esta análise espectral não é perfeita e vemos isso no exemplo de olhar para uma pintura. Em uma pintura de paisagem vemos todos os tipos de cores e tons como os reconhecemos nos objetos naturais que nos cercam, os vermelhos de uma maçã ou o verde amarelado da grama semi-seca, etc. espectro da luz refletida pelos objetos na pintura é, em muitos casos, muito diferente do objeto natural correspondente representado.

O interessante é que aceitamos essas percepções evocadas pela pintura como inerentes aos objetos naturais (é um processo cognitivo), e que a maioria dos observadores aceita a mesma situação. Isso porque na maioria dos casos temos uma percepção de cores muito semelhante, proveniente de experiências anteriores de ver cores na natureza real. Esto es importante porque un número determinado de personas, en torno al 10% de la población, presenta una visión diferente, anómala, de los colores, sin embargo, muchas veces pasa desapercibida porque han aprendido a diferenciar los colores utilizando otras características de los objetos na vida real.

A aparência das cores

A teoria dos padrões de visão de cores começa com a teoria tricromática de Young e Helmholz, mas logo ficou claro que era inadequada para explicar a visão de cores. aparência de cor, como explicamos acima.

A teoria dos modelos de visão de cores não deixou claro, por exemplo, por que a mistura de luzes percebidas como vermelho e verde induz a sensação de amarelo, uma cor qualitativamente diferente da misturada, ou por que essa cor amarela, misturada na devida proporção com azul, leva à sensação de branco.

O problema era que não era possível explicar como a resposta dos três tipos de cones pode adicionar suas luminosidades e cancelar seus atributos de cor quando são excitados simultaneamente.

Percepção de cor composta

Hering estudou o problema e viu que a sensação simultânea de vermelho-verde ou amarelo-azul não pode ser experimentada, então propôs a existência de três processos opostos gerados em algum lugar da rota visual, um processo claro-escuro, outro amarelo-azul e outro , vermelho verde.

Esta hipótese coincidiu com as anomalias observadas na clínica em relação à visão de cores, cegueira vermelho-verde, em que persistem a visão claro-escuro e amarelo-azul; daltonismo amarelo-azul, em que persiste a visão claro-escuro e verde-vermelho, e daltonismo total, em que permanece apenas a luz. vison preto e branco resultado da ação das hastes.

A teoria de cores do oponente resolveu alguns dos problemas, mas não todos, pois não explicava a curva de eficiência luminosa que acompanha, por exemplo, a protanopia.

Atualmente sabemos que a teoria tricromática é boa para explicar fenômenos de cor no nível do receptor, na retinaEnquanto a teoria do oponente, é eficaz para explicar o que acontece na fase neural.

Cor e cones na retina

O modelo de Boynton (1986) é o mais aceito pelos cientistas e sua originalidade reside no fato de introduzir um sistema de representação de cores no qual os mecanismos de visão de cores se manifestam diretamente.

O espaço assim obtido é conhecido comoespaço de excitação do cone".

Os cones L e M são sensíveis a todo o espectro visível, com sensibilidade máxima em 565 e 540 nm, respectivamente, e em comprimentos de onda longos, a sensibilidade do cone L é muito maior que a do M. 

Por outro lado, a razão de excitação dos cones L e M é máxima em 465 nm e para cada comprimento de onda menor que este valor existe outro maior, tal que se a luminância for ajustada. Ambos corresponderiam a estímulos que teriam a mesma aparência em pessoas sem cones S, já que pares de estímulos espectrais podem ser encontrados em ambos os lados de 465 nm com o mesmo valor de M (L+M) e L (L+M).

O espectro de ação dos cones S tem um máximo em 440 nm e diminui rapidamente para comprimentos de onda maiores, sendo insensível além de 520 nm.

Percepção de cores na retina

Para entender melhor o que foi dito, imaginemos que olhamos para um campou luz monocromática e variamos seu comprimento de onda de longo a curto.

Consideremos um espectro de ação de cones em que comprimentos de onda longos excitam L muito mais do que M, veremos o vermelho, característico desses cones L, e quase nenhum verde (M). Se agora reduzirmos a onda para 575, a diferença vermelho-verde torna-se menor e os sinais de L e M são equilibrados e, como os cones S de azul ainda não foram excitados, a sensação visual não é vermelha nem verde, mas uma cor amarela . Se encurtarmos ainda mais o comprimento de onda, os M's dominarão os L's e ele ficará esverdeado, diminuindo o tom amarelado, até chegar a 500 nm onde S é igual à soma de L e M, o canal amarelo fica balanceado - azul e um verde único é visto. Se reduzirmos o comprimento de onda, o azul substituirá gradualmente o verde e se o diminuirmos ainda mais, o alto nível de excitação do azul desequilibra o canal vermelho-verde na direção do vermelho, agora percebendo uma cor violeta.

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Explicamos detalhadamente a percepção da cor e o que nos faz ver em cores. Este é um dos capítulos sobre a visão, o olho e como vemos.
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