Onde estão as cores que a sua tela não consegue mostrar
(moultano.wordpress.com)- No mundo real, existem cores fora das gamas sRGB e Display-P3, e especialmente tons intensos de cyan são difíceis de transmitir por fotos digitais e telas comuns
- As telas não reproduzem o espectro real, mas imitam as respostas dos três tipos de cones humanos, então há regiões do diagrama de cromaticidade CIE que não podem ser criadas por nenhuma combinação RGB
- Luz transmitida por florestas de folhas caducas, água e plâncton, cores estruturais de aves e borboletas, bioluminescência/fluorescência, sinais de trânsito e lasers são exemplos típicos de cores fora da tela
- Tanto a iluminação LED quanto as telas têm fraca reprodução de cyan, e monitores PC padrão, internet e a fotografia popular ficam em grande parte presos à gama sRGB
- Essas cores são difíceis de compartilhar por foto e fáceis de ignorar até você saber o que procurar, então no fim é preciso observá-las diretamente
A faixa de cores que a tela deixa escapar
- Existem cores no mundo real que não podem ser mostradas em uma tela, e muitas delas ficam próximas da família do cyan
- A fotografia digital não consegue capturar bem essas cores, e telas comuns também não conseguem exibi-las, então sem equipamento especializado elas praticamente desaparecem no mundo digital
- Humanos não leem diretamente os comprimentos de onda da luz; percebemos cor a partir do padrão de resposta de três tipos de cones, cada um reagindo com intensidades diferentes
- Mesmo espectros diferentes parecem a mesma cor se produzirem o mesmo padrão de resposta dos cones
- Em vez de reproduzir o espectro real dos objetos, a tela manipula a resposta dos cones para imitar a cor
Diagrama de cromaticidade CIE e os limites do sRGB
- Em 1931, a CIE caracterizou o espaço de visão de cores humana, e a borda externa do diagrama de cromaticidade representa comprimentos de onda individuais visíveis ao ser humano
- Ao escolher três primárias, só é possível criar por mistura as cores dentro do triângulo formado por elas
- Mesmo na combinação de primárias escolhida pela CIE, partes das regiões green/cyan/blue ficam fora do triângulo
- Para produzir a cor mais próxima possível de cyan, seria necessário red negativo, mas essa luz não existe
- Para gerar comprimentos de onda puros, a CIE usou um monocromador (monochromator) com prisma e fenda estreita, mas era um equipamento grande e ineficiente demais para colocar em telas
- A TV em cores usou fósforos (phosphor) em vez de monocromadores, mas fósforos não emitem comprimentos de onda puros, então não foi possível empurrar as primárias até a borda do diagrama de cromaticidade
- Como resultado, monitores PC padrão, internet e fotografia popular permaneceram em grande parte dentro da gama sRGB
- A Apple melhorou isso ao adotar a gama mais ampla da família Display-P3
- Hoje, a maioria das telas de smartphones, todos os Macs e a maioria das fotos de smartphone suportam esse triângulo mais amplo
- Ainda assim, toda a cadeia, da fonte até os olhos, precisa preservar o espaço de cor para que a faixa completa seja realmente usada
- O matplotlib só suporta sRGB, então nos gráficos do artigo as cores fora de sRGB também não aparecem em sua cor real
A iluminação também rouba o cyan
- Não são só as telas: a iluminação também não reproduz cyan de forma suficiente
- LEDs brancos comuns são feitos com LED blue e fósforo yellow, e o cyan fica no vão entre os dois
- Lâmpadas de alto CRI melhoram isso com vários fósforos extras, mas o cyan continua sendo a luz menos emitida
- Sair da tela não basta; para ver cyan de verdade, é preciso procurar ambientes externos
Filtros naturais: floresta e água
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Luz passando pelas folhas
- A cor refletida pelas folhas de plantas geralmente fica dentro do triângulo sRGB
- Plantas são green, mas raramente green a ponto de sair da gama da tela
- A mágica não acontece quando a luz reflete na folha, mas quando atravessa a folha
- A curva de transmissão da folha é mais seletiva que a curva de reflexão
- Folhas iluminadas pelo sol parecem normais vistas de cima, mas vistas de baixo parecem brilhar
- Quando a luz atravessa uma folha uma vez, o blue quase desaparece e metade do red é reduzida
- Depois, ao atravessar outras folhas e refletir, o efeito se acumula exponencialmente
- Essas interações repetidas purificam a luz até um pico espectral em torno de 550nm
- Mesmo uma folha green iluminada por luz que já passou por uma folha sai de sRGB e se torna uma cor “mais green que green”
- Em uma floresta de bordos ao meio-dia no auge do verão, a intensidade do green é forte demais para descrever com facilidade
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Água e plâncton
- A água absorve fortemente o red, absorve o green lentamente e quase não absorve o blue
- Ao olhar areia em águas costeiras rasas, a cor se desloca ao longo de uma curva no espaço de cor conforme a profundidade
- A luz do sol atravessa a água para baixo, reflete na areia e depois atravessa a água de novo até chegar aos olhos
- Areia branca ou yellow primeiro se desloca para um cyan irrepresentável, depois para um blue irrepresentável
- Em águas muito profundas e escuras, a cor se aproxima da primária blue do sRGB
- As águas naturais têm muitos microrganismos, e muitos deles fazem fotossíntese, portanto têm componente green
- A água real funciona como uma mistura de água pura com floresta
- A densidade de fitoplâncton determina o caminho do deslocamento espectral com a profundidade
- Vendo de cima da superfície, o espalhamento causado pela água e pelas partículas domina mais do que a cor da areia
- Indo mais fundo na água, passa-se pela camada de espalhamento e água e plâncton filtram repetidamente a luz, revelando intensidades de blue e green difíceis de capturar em tela
- Mesmo vídeos como Blue Planet, da BBC, não conseguem mostrar isso fielmente
- Fotógrafos subaquáticos às vezes usam filtros que bloqueiam blue para evitar que toda a cena seja cortada pelos limites do sensor
Aves, borboletas e cor estrutural
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Visão das aves e penas
- Se o padrão forem as aves, é mais rápido dizer que a tela só consegue explicar uma pequena parte das cores delas
- As telas foram projetadas para olhos humanos de mamíferos, e mamíferos em geral têm visão de cores limitada
- Só os primatas recuperaram evolutivamente a capacidade de distinguir red de green
- Cervos não distinguem tiger orange de grass green, o que se relaciona ao fato de tigres serem orange
- A visão das aves combina muito bem com o espectro da luz solar
- Os picos de sensibilidade dos cones ficam distribuídos de forma equilibrada ao longo do espectro
- Elas também têm um cone independente para ver ultravioleta, então o espaço de cores totalmente saturadas é tridimensional
- Telas feitas para humanos não conseguem nem aproximar a visão das aves; para uma ave, elas podem parecer algo como preto e branco com mais uma cor adicionada
- Aves usam carotenoides para produzir yellow, orange e red
- Carotenoides são os compostos que dão cor a vegetais como tomate e cenoura
- Como animais não conseguem sintetizá-los diretamente, as aves os obtêm da alimentação e os transferem para as penas
- Já o blue e o green são produzidos por um mecanismo completamente diferente: cor estrutural
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A física da cor estrutural
- Comprimentos de onda da luz visível ficam em torno de 0.5~0.75µm, cerca de 1/10 da espessura de uma teia de aranha e 1/20 da espessura de plástico-filme
- Quando estruturas naturais têm padrões em escala parecida, elas interagem com a luz não só quimicamente, mas fisicamente
- O arco-íris de bolhas de sabão ou películas de óleo funciona por esse princípio
- Penas têm várias camadas de estruturas finas: rachis, barbs, barbules e barbicels
- Aves como o Bluejay, com cor plana e visível de muitos ângulos, produzem a cor com bolhas dentro das barbs, com largura de cerca de metade do comprimento de onda
- Aves como beija-flores e pavões, com iridescência, empilham camadas de melanin marrom-escura nas barbules com espaçamento de meia onda
- A luz do tamanho certo evita as camadas marrons; luz maior ou menor é absorvida
- Cores estruturais iridescentes costumam ser as mais saturadas de todas
- A reflexão seletiva só funciona se a luz encontrar sempre lacunas com o mesmo espaçamento
- Como o alinhamento muda com o ângulo, a luz ora entra em reforço, ora se desencontra e é absorvida, produzindo a iridescência
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Pavões e borboletas
- O pavão produz várias cores só pela forma das camadas de melanin nas barbules
- O blue do peito e do pescoço e o cyan ao redor dos eye spots da cauda ficam fora da gama
- Mesmo se você triturar só a área de uma pena de pavão com aquela cor, o resultado será marrom-escuro
- Foram contadas cerca de 500 espécies de aves com cores fora da gama sRGB e cerca de 100 espécies com cores fora da Display-P3
- O conjunto de dados usado não é completo, e provavelmente há mais
- O macho do golden-tailed sapphire, um beija-flor do oeste da Amazônia, carrega quase todo o espectro em um único corpo
- Borboletas evoluíram a iridescência várias vezes de forma independente para mostrar às aves que são difíceis de comer ou tóxicas
- Entre as Birdwing butterflies, Ornithoptera croesus tem uma cor mais orange do que a exibida por telas Display-P3
- As escamas das asas de borboletas iridescentes são complexas e variadas, então faz mais sentido pensar nelas como uma faixa de cores dependente da situação do que como uma única “cor”
- Papilio palinurus muda de green para blue conforme o ângulo de observação e de yellow para blue conforme a polarização
- Morpho rhetenor parece muito diferente em foto e ao vivo; ao vivo, parece ao mesmo tempo mais blue e mais green
Emissão de luz e fluorescência
- Organismos do mar profundo, onde não resta luz, precisam produzir sua própria luz
- Mesmo no fundo do mar, a absorção da água é a mesma, então para alcançar maior distância a luz precisa ser blue ou green
- Organismos que brilham em cyan são comuns nas profundezas, e quando as condições se alinham, florações de dinoflagelados na superfície também emitem luz cyan nas ondas
- Em lugares onde as condições estão sempre certas, como a lagoa quente e hipersalina da ilha de Vieques, em Porto Rico, basta mergulhar o remo do caiaque na água à noite para deixar um rastro de luz cyan
- Em cavernas da Nova Zelândia, glow worms brilham como estrelas cyan no teto rochoso acima da água
- Essa luz se parece com a bioluminescência marinha, mas tem química e história evolutiva independentes
- Glow worms atraem presas com fios de muco pendentes que podem chegar a 2 pés de comprimento
- Em regiões secas, ao iluminar a noite com uma black light flashlight, escorpiões fluorescem fortemente em um teal próximo de cyan
- Quase todas as espécies de escorpião fluorescem fortemente sob UV
- O motivo não é claro
- A principal hipótese é que escorpiões usam fotorreceptores na cauda para verificar o quanto do próprio corpo está exposto
Cores feitas pelo homem: sinais de trânsito e lasers
- A cor fora da tela mais próxima do cotidiano é a luz “green” dos sinais de trânsito
- Na prática, ela não é green, mas algo próximo de um turquoise intenso
- A luz verde do semáforo chama menos atenção porque as pessoas tendem a encará-la por mais tempo só quando o sinal está red
- A cor da luz green dos semáforos está ligada a exigências espectrais que permitem distingui-la do red mesmo para pessoas com daltonismo red-green
- O padrão de sinais de trânsito da NIST se sobrepõe um pouco à display gamut, mas os sinais modernos são feitos com LED
- LEDs sem fósforo adicional emitem cores espectrais quase puras
- LEDs estão perto de ser o meio mais barato e prático de reproduzir todo o espaço de cor
- Lasers conseguem produzir luz ainda mais pura
- Um laser funciona energizando um material específico para que, quando um photon passe perto de um átomo, ele replique esse mesmo photon
- Após repetições sucessivas, um comprimento de onda vence, e os photons que chegam à extremidade oposta ficam todos com esse mesmo comprimento de onda
- O autor não encontrou exemplos naturais que emitam com pureza suficiente a cor blue-green do topo da faixa em torno de 520nm
- Fungos bioluminescentes têm pico nessa região, mas a mistura com outros comprimentos de onda impede que cheguem ao topo do diagrama de cromaticidade
- A região em torno de 520nm fica no topo da borda do espaço de cor, então basta um pequeno espalhamento espectral para qualquer lado para a cor cair em direção ao centro
- A cor mais artificial de todas, e também um sinal visual ligado a tecnologia avançada, acaba sendo o feixe de laser green
A experiência de ver e seus limites
- Sobre perceber imediatamente essas cores ao vivo, a experiência relatada é de um padrão recorrente: “antes de saber, você não vê; depois de saber, não acredita que não via”
- Quando você sabe o que procurar, presta mais atenção à sensação, e ela ganha mais espaço na consciência
- A forma como vemos o mundo é mediada não só por telas, mas também por pensamento, atenção e pelo que consideramos importante
- Assim como quem define padrões de cor decide quais sensações serão reproduzidas e quais ficarão de fora, cada pessoa escolhe continuamente onde colocar a atenção
- Cores fora da tela não são transmitidas por fotografias; no fim, outras pessoas também precisam vê-las diretamente
Metodologia e dados
- Todas as cores de objetos foram renderizadas sob o iluminante padrão D65 usando dados medidos de reflectance
- Quando havia dados no repositório, eles foram usados diretamente; quando os dados existiam apenas em figuras de artigos, foram extraídos em intervalos de 10nm com Gemini 3.1 Pro e comparados com o original para verificar ausência de erro grande
- Os exemplos foram reunidos primeiro formulando hipóteses e depois buscando dados espectrais que as sustentassem
- Pode haver muitos exemplos que não foram encontrados
- Flores e synthetic pigment não foram explorados
- As simulações físicas de folhas e água buscaram um nível natural que não exagerasse a intensidade das cores, em vez de reproduzir condições físicas exatas
- Na prática, pode ser necessária água mais profunda ou mais rasa do que a dos gráficos, ou água mais limpa ou mais fértil
- Na pesquisa foram usados o colour python package e o Bird Color Database
1 comentários
Comentários do Hacker News
Será que não daria para resolver adicionando ciano ao RGB e transformando em RGcB? Também parece possível fazer algo como RyGcBm, acrescentando amarelo e magenta
É verdade que parte dos tons saturados de verde-azulado não pode ser reproduzida apenas com três cores primárias, mas o diagrama de cromaticidade CIE 1931 usado no texto faz essa importância parecer exagerada
Na prática, o olho humano não consegue distinguir muitas cores nessa região
Ainda assim, o maior defeito do espaço de cor sRGB, que continua sendo usado com frequência excessiva como padrão, é não conseguir reproduzir muitas cores saturadas de laranja/vermelho/roxo comuns ao nosso redor, como em flores, frutas e roupas
No gráfico, o canto ausente de laranja-vermelho-roxo parece menor do que o canto ausente de verde-azulado, mas na realidade as pessoas percebem muito mais diferenças de cor na região de laranja/vermelho/roxo, então em um espaço de cor uniforme a relação pareceria invertida
O Display P3 reproduz laranja/vermelho/roxo muito melhor do que o sRGB e hoje já aparece até em monitores baratos, mas mesmo monitores capazes de reproduzir Display P3 muitas vezes vêm configurados em sRGB por padrão
Nesses monitores, vale mais a pena sempre reconfigurar para Display P3
Monitores capazes de reproduzir uma porção maior do espaço de cor Rec. 2020 são naturalmente melhores do que monitores limitados ao Display P3, mas em geral são mais caros, e o Rec. 2020 completo só pode ser reproduzido por projetores a laser, pois usa primárias monocromáticas
Se a tela não for escolhida com cuidado, também é fácil surgir speckle de laser[^1]
Projetores a laser da JVC (LCoS), Sony (LCoS) e Epson (LCD) todos criam luz branca com um único laser LED azul e uma roda de fósforo, depois separam RGB com prismas e filtros, então chegam a apenas cerca de 87~98% do DCI P3
Em compensação, têm pretos melhores e não apresentam artefatos de arco-íris, mas a reprodução de cor é menos completa
No fim, o mundo dos projetores ainda exige concessões, a menos que você possa gastar 400 mil dólares em https://www.christiedigital.com/products/projectors/all-proj...
[^1]: https://www.valerion.com/blog/triple-laser-speckle
A região verde-azulada que não existe no sRGB mas existe no BT.2020 também parece um bloco tão grande quanto a região vermelho-amarelo
[1] https://www.researchgate.net/publication/345252499_Evaluatin...
Ou se são apenas níveis RGB normais, e em monitores com espaço de cor pior elas só acabavam sendo empurradas para cores menos precisas
Fico curioso se é pelo mesmo motivo do fenômeno discutido aqui
Comecei a fazer pintura em acrílico há alguns anos e fiquei surpreso com o quanto se perde em fotos e vídeos
Senti isso especialmente com azul ultramarino e azul da Prússia
Não é só uma questão de cor; também importa como a luz reflete na superfície da pintura, onde eu estou posicionado, a textura e as pinceladas
Às vezes fico olhando por um tempo para alguns quadros pendurados no quarto, e acabam surgindo novas perspectivas que eu não tinha percebido antes, mesmo sendo pinturas que eu mesmo fiz
Este texto me dá vontade de sair, me enfiar numa floresta e absorver os tons de verde
Fico curioso se alguém sabe algo sobre o futuro da mídia impressa
O que senti falta no texto foi mencionar que as curvas de resposta dos três tipos de cones se sobrepõem
Se fosse possível estimular cada tipo de cone individualmente, talvez desse para ver cores completamente novas
Algumas pessoas chegam a disparar camadas no olho, mas também dá para experimentar neste site: https://dynomight.net/colors/
Já apareceu no HN antes, mas não consegui achar pela busca
Basta procurar por silent substitution
A tela de fósforo da TV B&O MX8000 tinha um ciano com uma intensidade diferente de qualquer outra tela que eu já vi
Vi isso em 2020, mas a TV em si era um produto dos anos 1980, um modelo com tubo Philips
Jogar Donkey Kong naquela tela era completamente diferente de qualquer outra, parecia uma borboleta Morpho
Mas o texto diz que a gama de cores de telas de fósforo é limitada
Os triângulos entre as telas podem variar conforme o ajuste, mas provavelmente todas têm algum limite de faixa
Ainda não consegui testar se aquela experiência foi uma “experiência de marca” por eu gostar da TV, ou se as cores realmente eram mais intensas do que nas telas planas HDR/DV dos últimos anos
Este texto é tão bem escrito que me deu energia para fazer essa comparação de verdade
Os exemplos são abundantes e a escrita é excelente, a ponto de me dar vontade de procurar as cores que deixei passar ao ver tantas telas ao longo do tempo
Gostei especialmente de como ele descreve vividamente o que a tela deixa escapar e depois mostra imagens como a de uma praia
Ao ver essa imagem, ela parece totalmente sem graça em comparação com a memória e a imaginação do lugar real, o que torna palpável o quanto as telas são limitadas
Se você postar uma foto com o processamento JPEG automático padrão do celular, ela pode de fato parecer sem graça
Por outro lado, se você interpretar com habilidade os dados brutos do sensor e aproveitar ao máximo a área de exibição disponível, a impressão pode mudar
Não existe uma forma de representar a realidade de maneira objetivamente correta em uma fotografia e, se considerarmos a percepção, nem mesmo o conceito de cinza neutro existe de fato
A interpretação padrão da câmera é uma linha de base e uma escolha segura para evitar ao máximo situações estranhas e excepcionais
Todo mundo já passou pela experiência de fotografar um pôr do sol rosa vivo e o celular renderizar isso como um amarelo pálido ou laranja
Mas, se você direcionar a atenção humana para a mesma cena, mesmo que ela não fique tão rosa quanto parecia ao vivo, ainda pode se destacar o suficiente para provocar uma reação parecida em quem vê
O trabalho do fotógrafo é lidar com os dados brutos de uma determinada maneira, para fazer com que aquilo que lhe causou impressão também se destaque para o público
É preciso posicionar as cores tanto em relação umas às outras quanto dentro da faixa absoluta de um espaço de exibição limitado
O olho humano é tremendamente adaptativo, então reduz os limiares relevantes e também ajusta a própria noção de cinza neutro
No fim, ele se adapta ao meio de exibição e ao estilo fotográfico disponíveis, e percebe uma lagoa realmente rica na foto, mesmo que a faixa de cores que entra no olho seja apenas uma parte minúscula da cena real
O ciano do NTSC inicial era ainda mais saturado do que o ciano da DCI-P3
CRTs comuns usam fósforos mais baratos e mais brilhantes, especificados pelo SMPTE C que serviu de base para a gama sRGB, e compensam isso elevando a saturação por circuito
É bem provável que aquela tela usasse fósforos melhores em vez de um circuito de correção de cor
O texto foi realmente muito bom
Era um tema que eu já conhecia, mas mesmo assim foi muito interessante, muito bem escrito, e ainda aprendi alguns detalhes novos
Só para defender Jurassic Park, pelo menos no livro a peculiaridade da visão do T-Rex é explicada como parte da configuração detalhada da engenharia genética
A ideia é que o DNA de base vinha de algum anfíbio que tinha esse problema; não é algo muito plausível cientificamente, mas não é tão bobo quanto no filme
No fim, isso também ajuda a enfatizar que eles não são dinossauros de verdade, e sim monstros criados por humanos
Fico curioso se isso foi inventado por Chrichton ou se era uma teoria real de paleontólogos na época
Foi um bom texto, e acho que da próxima vez que eu vir um semáforo verde vou prestar mais atenção
A experiência mais intensa que tive foi trabalhando com um laser azul de 430 nm
A melhor forma de descrever aquela cor era como se o azul estivesse gritando “azul” para mim
Depois disso, sempre fico decepcionado quando olho para #0000FF em uma tela
Um pouco fora do tema, mas os outros textos também são muito bem feitos
Este aqui foi interessante: https://moultano.wordpress.com/2025/02/24/you-should-make-cr...
A explicação foi realmente excelente
Só que há uma pergunta que o texto não tenta responder
Pelo que eu entendi agora, a ideia é que qualquer espectro que faça os cones dos olhos reagirem da mesma forma será visto como a mesma cor
Fiquei curioso se você conhece exemplos reais disso
O daltonismo parece um exemplo óbvio, mas tenho mais curiosidade em saber se existe alguma situação comum em que espectros diferentes possam ser mostrados, mas ainda assim a maioria das pessoas veja a mesma cor
Pode haver um problema prático em que dois pigmentos tenham a mesma cor sob uma fonte de luz, mas cores diferentes sob outra fonte
Por exemplo, dentes artificiais precisam ter a mesma cor que dentes reais sob luz solar, iluminação LED e lâmpadas incandescentes clássicas
Basta ver os primeiros minutos deste vídeo, em que aparece um analisador de espectro: https://youtu.be/-DyrBDsKA5s?si=mRJPT2ecy6NqpB4N
O violeta além do azul no espectro, e um pigmento púrpura feito da mistura de vermelho com azul, são um caso assim
Quando uma tela mostra amarelo, na prática o espectro tem picos de vermelho e verde, mas estimula os cones vermelho e verde como faria um espectro amarelo de frequência única
De um lado há uma maçã sob luz natural, e aos olhos chega uma textura rica de frequências sutilmente misturadas cobrindo toda a faixa do visível e do invisível
Do outro lado há uma foto da maçã emitida de forma grosseira só em frequências puras como 430, 540 e 570 nm
A questão é se você conseguiria distinguir as duas
“No caminho para casa hoje, olhe para a luz ‘verde’ do semáforo. Ela não é verde.”
Separadamente disso, os nomes das cores são definidos culturalmente
Em japonês, o sinal verde é chamado de 青 "ao", ou seja, azul
Em russo, há palavras diferentes para se referir a diferentes tons de azul
Este artigo traz vários casos curiosos de como a distinção entre azul/verde aparece de forma estranha em diferentes culturas:
https://en.wikipedia.org/wiki/Blue%E2%80%93green_distinction...