Medi¸c˜ ao da Cartela ColorChecker

A cartela de cores ColorChecker R _{Classic ´e fabricada pela X-Rite e ´e composta por um}

conjunto de 24 cores dispostas em quatro fileiras e que possuem valores colorim´etricos (CIE L*A*B* e RGB) tabulados e especificados [66]. Para testar o sistema proposto, todas as cores da cartela ColorChecker foram medidas utilizando-se a mesma configura¸c˜ao de seus valores tabelados: iluminante D50 com observador a 2 graus (op¸c˜ao ajust´avel no programa SpectraSuite). O tempo de aquisi¸c˜ao de cada medida foi de 1 segundo, com m´edia de 5 scans. Na figura 3.18 pode ser vista a realiza¸c˜ao de uma medida com o sistema.

Figura 3.18: Medida de uma cartela de cores ColorChecker com o FORS.

Para verifica¸c˜ao do sistema FORS, a cartela de cor tamb´em foi auferida com um es- pectrofotˆometro Konica Minolta CM-2600d (figura 3.19), disponibilizado pelo Instituto de Geociˆencias da USP. Este aparelho utiliza um sistema de ilumina¸c˜ao difusa, com medi¸c˜ao simultˆanea SCI (componente especular incluso) ou SCE (componente especular excluso) [67]. A componente especular ´e a luz refletida a partir da superf´ıcie, de modo que o ˆangulo de reflex˜ao ´e igual ao ˆangulo de incidˆencia [68]. O modo SCE ´e sens´ıvel `a variabilidade da superf´ıcie e imperfei¸c˜oes, ao passo que SCI n˜ao ´e t˜ao sens´ıvel neste quesito e possui maior reprodutibilidade de resultados [69].

O medidor Konica Minolta CM-2600d possui uma esfera de integra¸c˜ao de 52mm de diˆametro, grade de difra¸c˜ao e o elemento receptor de luz ´e uma matriz de fotodiodos de sil´ıcio [67]. A fonte de luz s˜ao trˆes flashes seguidos de xenˆonio [67]. A ´area de medi¸c˜ao utilizada foi de 3 mm de diˆametro [67].

Esse equipamento trabalha nominalmente na faixa de comprimento de onda de 360 nm a 740 nm com resolu¸c˜ao de 10nm [67]. Nota-se, contudo, que todos os resultados obtidos foram fornecidos pelo 2600d apenas na faixa de 400nm a 700 nm. O equipamento utiliza como padr˜ao de branco uma cerˆamica pr´opria que vem inclusa no aparelho.

Figura 3.19: Funcionamento do espectrofotˆometro Konica Minolta CM-2600d. Retirado de [67].

ajust´avel no aparelho; al´em disso, os dados analisados foram obtidos no modo SCI. Para comparar essas informa¸c˜oes com as fornecidas pelo fabricante do ColorChecker, ser´a utilizado o espa¸co de cor CIE L*A*B*.

Para melhor fluidez de texto, todos os resultados obtidos podem ser vistos no apˆendice A, juntamente com os dados tabelados da cartela.

Na tabela A.2, os valores de varia¸c˜ao de cor (∆E) foram calculados segunda a equa¸c˜ao

(2.18) entre os dados do espectrofotˆometro 2600d e o tabelado pelo ColorCheck (∆E(2600d−ColorCheck)), entre os dados do FORS e o tabelado (∆E(F ORS−ColorCheck)) e entre os dados do FORS e o

espectrofotˆometro 2600d (∆E(F ORS−2600d)).

Algumas cores possuem ∆E(2600d−ColorChecker) maior, como por exemplo o Purple e o Blue. Segundo a norma DIN 6174 (ver tabela 2.1), a m´edia∆E(2600d−ColorChecker) = 1, 53(19) seria classificada como diferen¸ca pequena ou distingu´ıvel, confirmando a expectativa de que alguns valores tabelados podem n˜ao condizer com a colora¸c˜ao atual da cartela.

A m´edia de ambos ∆E(F ORS−ColorChecker) e ∆E(F ORS−2600d) s˜ao compat´ıveis em uma in- certeza (5,57(54) e 5,81(54), respectivamente). Esse valor m´edio de ∆E demonstra que a pre- cis˜ao do sistema quanto a parˆametros colorim´etricos deve ser melhorada, j´a que pela norma DIN 6174 diferen¸cas da ordem de 3 < ∆E ≤ 6 s˜ao facilmente distingu´ıveis. Esperar-se-ia que esta diferen¸ca fosse menor ao menos em rela¸c˜ao `as medidas realizadas com CM-2600d (∆E(F ORS−2600d)), pois ambos instrumentos deveriam aferir valores colorim´etricos semelhan- tes.

3.8 Espectroscopia de reflectˆancia por fibra ´optica (FORS) 67

Para melhor compreender os fatores que levam a este ∆E, as diferen¸cas ∆L∗, ∆a∗ e ∆b∗ foram estudadas e encontram-se respectivamente nas tabelas A.3, A.4 e A.5. Realizou-se a m´edia simples destes valores e a m´edia dos m´odulos destes dados para compara¸c˜ao.

Percebe-se que em geral existe uma tendˆencia do FORS possuir maior valor em L∗, ou seja, as cores captadas pelo sistema s˜ao mais claras. O color´ımetro, contudo, registrou em m´edia menor L∗ do que o valor da cartela (∆L∗

2600d−ColorChecker = −0, 21(27)).

Os ∆a∗ m´edios obtidos s˜ao todos compat´ıveis com zero; quando ´e feita a m´edia dos m´odulos de ∆a∗, chega-se ao valor de 1,20(29) quando se compara os dois instrumentos utilizados. Analisando-se cada ∆a∗, percebe-se que n˜ao h´a tendˆencia definida no FORS: por vezes, o sistema estima um valor mais alto de a∗ em rela¸c˜ao ao CM 2600-d ou ao tabelado do ColorChecker, e por vezes um valor mais baixo.

Para ∆b∗, observam-se m´edias maiores. O 2600d tende a registrar valores de b∗ maiores, ao passo que o FORS registrou, com poucas exce¸c˜oes, apenas diferen¸cas negativas. Ou seja, o sistema projetado obt´em valores menores de b∗; como o eixo negativo de b∗ representa o azul, pode-se afirmar que o FORS capta cores mais azuladas do que o esperado.

Podem-se comparar os espectros de refletˆancia obtidos tanto pelo sistema do FORS quanto pelo espectrofotˆometro 2600d nas figuras 3.20, 3.21, 3.22 e 3.23:

Figura 3.20: Espectros obtidos pelo sistema FORS e pelo espectrofotˆometro CM 2600d para as

cores white, neutral 3.5, neutral 5, neutral 6.5, neutral 8 e black.

Salvo poucas exce¸c˜oes, os espectros obtidos com FORS possuem maior reflectˆancia do que as medidas com o CM-2600d, o que ´e compat´ıvel com a propens˜ao do sistema FORS em obter valores de L∗ maiores (ou seja, cores “mais claras”), verificada na tabela A.3. Uma das maiores diferen¸cas neste quesito ´e verificada no espectro da cor White: a curva do FORS

Figura 3.21: Espectros obtidos pelo sistema FORS e pelo espectrofotˆometro CM 2600d para as cores blue, green, red, yellow, magenta, cyan.

Figura 3.22: Espectros obtidos pelo sistema FORS e pelo espectrofotˆometro CM 2600d para as

cores dark skin, light skin, blue sky, foliage, blue flower e bluish green.

encontra-se ao redor de 100%, ao passo que a do outro equipamento sempre est´a abaixo de 90%. Isso se deve ao fato de que a cor White est´a sendo usada como padr˜ao de reflectˆancia para a calibra¸c˜ao do sistema FORS. Dos dados tabelados da cartela ColorChecker (tabela A.1), percebe-se que a cor White n˜ao possui valores colorim´etricos esperados de um branco

3.8 Espectroscopia de reflectˆancia por fibra ´optica (FORS) 69

Figura 3.23: Espectros obtidos pelo sistema FORS e pelo espectrofotˆometro CM 2600d para as

cores orange, purplish blue, moderate red, purple, yellow green, orange yellow.

“puro” (L∗ = 100, a∗ = 0 e b∗ = 0). A utiliza¸c˜ao desta cor como padr˜ao de referˆencia poderia estar relacionada com o aumento da reflectˆancia detectada e tamb´em com algumas discrepˆancias nos dados de a∗ e b∗ (ver tabelas A.4 e A.5).

Nota-se a presen¸ca de algumas tendˆencias ou artefatos nos espectros do FORS. Em comprimentos de onda menores que 420nm, todas as curvas do FORS possuem um pico pronunciado, o que n˜ao ocorre com o outro instrumento; pelo contr´ario, no CM-2600d a reflectˆancia ´e menor nos comprimentos de onda iniciais para a maioria das medi¸c˜oes.

Outra quest˜ao, melhor explicitada no gr´afico de cores neutras (figura 3.20), ´e a presen¸ca de duas estruturas/bandas at´ıpicas pr´oximas a 425nm e 480nm, as quais novamente n˜ao s˜ao demonstradas no espectrofotˆometro 2600d. Estas duas bandas coincidem com as regi˜oes de menor emiss˜ao de luz do conjunto de LEDs. Uma hip´otese ´e que, por haver menor disponibilidade de luz para ser refletida, h´a menor precis˜ao na medida nestes comprimentos de onda, configurando um erro sistem´atico do instrumento. Como estas bandas est˜ao na regi˜ao azul do espectro vis´ıvel, estas podem ser as causadoras da propens˜ao do FORS em obter valores de b∗ mais negativos (ou seja, mais azulados).

A partir de 675nm, nos espectros FORS nota-se a presen¸ca crescente de ru´ıdo. Nova- mente, essa faixa coincide com o final da emiss˜ao luminosa dos LEDs. Comparando-se as curvas do FORS com as do CM 2600d pode-se perceber que o primeiro possui em geral mais ru´ıdo que o segundo. No entanto, deve-se lembrar que a resolu¸c˜ao do espectrofotˆometro utilizado no FORS ´e maior (0,1nm contra 10nm do CM2600d), logo a maior presen¸ca de ru´ıdo seria esperada no primeiro.

O sistema desenvolvido de FORS, portanto, cumpre seu objetivo de obter curvas de reflectˆancia de materiais e seus valores colorim´etricos correspondentes; h´a necessidade, con- tudo, de melhorias em sua precis˜ao e na elimina¸c˜ao de erros sistem´aticos. Por exemplo, a obten¸c˜ao de um padr˜ao de cor branca pr´oprio para a calibra¸c˜ao desse tipo de an´alise poderia diminuir o ∆E das medidas. As escolhas dos LEDs podem ser repensadas para se obter um espectro de emiss˜ao mais homogˆeneo e assim evitar o aparecimento de bandas estranhas ao espectro ou ru´ıdo. Outra poss´ıvel adapta¸c˜ao seria acoplar uma esfera de integra¸c˜ao, uti- lizada no CM 2600-d e em alguns modelos de FORS [61]. A esfera de integra¸c˜ao permite calcular a m´edia dos componentes difundido e refletido, proporcionando um espectro que ´e caracter´ıstico do material analisado e n˜ao depende do ˆangulo de medi¸c˜ao espec´ıfico [61].

Cap´ıtulo 4

Materiais

Como esse trabalho se insere no contexto da f´ısica aplicada ao estudo de objetos de arte, diversos materiais de uso comum ao meio art´ıstico foram utilizados; dentre eles os pigmentos amarelo cromo, amarelo c´admio, azul cobalto e azul cer´uleo, al´em de aglutinantes como ´oleo de linha¸ca e de cravo. A seguir esses materiais s˜ao explicados resumidamente com base em informa¸c˜oes advindas de manuais de artistas bem como na literatura cient´ıfica dispon´ıvel.

4.1

Pigmentos

Pigmentos s˜ao substˆancias coloridas que passam seu efeito de cor a um material quando misturadas a ele ou aplicadas `a sua superf´ıcie [41]. Para forma¸c˜ao de tintas, o pigmento n˜ao se dissolve no ve´ıculo l´ıquido utilizado, ficando disperso ou suspenso no mesmo [41]. Existem v´arias formas de classificar pigmentos, como quanto `a sua cor, permanˆencia, entre outros quesitos; no entanto, ´e mais usual agrup´a-los de acordo com sua origem em:

• Inorgˆanicos (mineral): terras-naturais, terras-naturais calcinadas, cores sint´eticas inorgˆanicas.

• Orgˆanicos: vegetal, animal e pigmentos orgˆanicos sint´eticos.

Embora sejam mais conhecidos pelos seus nomes populares, os pigmentos possuem um c´odigo denominado Nome Gen´erico de ´Indice de Cor (Colour Index Generic Name - CIGN ). O CIGN ´e uma sigla internacional que descreve um produto pela sua classe, sua matiz e um n´umero serial [70]. Por exemplo, C.I. Pigment Yellow 34 (ou PY34) refere-se ao pigmento amarelo cromo.

Os pigmentos estudados nesse trabalho s˜ao cores sint´eticas inorgˆanicas. A seguir, carac- ter´ısticas gerais dessas substˆancias em espec´ıfico s˜ao apresentadas: