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Entendendo o Perfil das Cores

Artigo originalmente escrito por Karen Lynne Dejean, Junho de 2017.

A cor é um dos principais elementos das artes visuais. É de imensa utilidade para qualquer artista compreender como as cores são formadas e como elas são percebidas. Começamos perguntando: “O que acontece quando vemos? Quais eventos de física estão envolvidos?” Estas são questões antigas que filósofos como Aristóteles, Ptolomeu e Galão tentaram abordar. O ponto de vista comum transmitido pelos pensadores europeus sustentava que os raios saíam do olho do espectador e, quando esses raios atingiam um objeto, eles enviavam a imagem para o olho do espectador. Mas a Europa estava muito atrás do mundo islâmico tanto no pensamento, como na tecnologia quanto a este tema.

O cientista-filósofo árabe do século 10, Alhazen (ou Ibn al-Haytham), descobriu que o ponto de vista comum na Europa em relação a como vemos cores, era absurda. Ele desenvolveu uma teoria alternativa em que a luz viajava em linhas retas e emanava de fontes como o sol ou uma vela, em vez do olho do espectador. Al Hazen imaginou que, quando essa luz atinge um objeto, os raios refletidos levam sua imagem ao olho do espectador e, quando esses raios entram nas pupilas do olho, eles são focados como um ponto de um cone (células fotosensoras no olho humano que veem cores) visual.

Figura 1: Representação grafica do teorema de Ibn al-Haytham.

Essa idéia foi adotada no Renascimento por artistas como Brunellschi, que desenvolveu os princípios da perspectiva. Mais importante ainda para a discussão sobre cor é o fato de que Al Hazen investigou as origens do arco-íris usando esferas de vidro cheias de água. Ele descobriu que, à medida que a luz era refratada pela água, o ângulo de refração de raios separados de vários componentes da luz era diferente. Os raios de luz vermelha eram menos dobrados e os raios de luz azuis estavam mais dobrados. Assim, um “espectro” de diferentes luzes coloridas, que combinavam com o arco-íris, foi produzido.

Figura 2: O caminho de um raio de luz solar através de um pingo de água, formando as cores do arco-íris.

Alguns séculos depois, Isaac Newton, então com 23 anos de idade, reinvestigou essa mesma dispersão de luz solar branca em um arco-íris de cores. Newton colocou-se em quarentena em seus aposentos para evitar a praga que se espalhava na Inglaterra na época. Quando ele segurou um prisma de vidro no caminho de um feixe de luz solar que atravessava um buraco nas persianas de sua sala escura, ele observou que a luz do sol branca era dividida em luz vermelha, laranja, amarela, verde, ciano e azul.

Mas Newton observou algo que ninguém mais havia notado, justamente porque resolveu estender ainda mais seu experimento. Usando prismas e espelhos, descobriu que a luz de três partes separadas do arco-íris; as regiões vermelha, verde e azul, combinadas; geravam a luz branca. Ele chamou essas cores de primárias. Quando duas dessas cores-luz foram combinadas, as chamadas cores secundárias foram formadas. Quando combinou as luzes azul e verde, ele observou a luz na cor ciano. Luzes verde e vermelha misturadas geravam luz amarela. Em ambos os casos, Newton, aparentemente, havia recriado a luz em outra porção do espectro natural. Mas, quando ele combinava as luzes vermelha e azul de seus prismas, Newton observou uma luz colorida: magenta, que não era encontrada no espectro natural visível. Newton organizou suas descobertas em uma roda de cores mostrando as três “cores primárias” – vermelho, verde e azul – separadas pelas três “cores secundárias” – amarelo, ciano e magenta. Como a magenta era uma cor de luz não espectral, suas origens ainda representavam um mistério.

Figura 3: À esquerda, Roda de Cores de Newton, de 1704, e à direita, uma versão da mesma Roda por Boutet, de 1708.

Portanto, quando falamos em cor, estamos na verdade falando de luz, pois, sem a luz, não existiriam o que chamamos de “cores”. Sabe-se que os comprimentos de onda da luz têm cores diferentes. Por exemplo, a luz vermelha tem λ ≈ 650nm (nm = nanômetros – que é a milionésima parte do milímetro), a luz azul tem λ ≈ 480nm e a luz roxa tem λ ≈ 420nm.

Mas há muito mais do que pura luz monocromática em uma cor. Por exemplo, por que a mistura de tinta vermelha e tinta azul resulta em tinta roxa? Certamente, as ondas planas monocromáticas não podem mudar o comprimento de onda, então o que ocorre quando misturamos pigmentos de diferentes cores? Além disso, há cores (como ciano ou marrom) que não aparecem no arco-íris. Quais comprimentos de onda elas têm? Como veremos, o comprimento de onda da luz monocromática é apenas o ponto de partida para pensar sobre a cor. O que pensamos como sendo uma cor depende da maneira como nossos cérebros e nosso sistema visual processam a luz em nossos olhos.

Como acabamos de observar, Newton entendeu que a luz branca era uma combinação de muitos comprimentos de onda e ele comparava as cores em um círculo (a Roda de Cores de Newton mencionada acima) com o ciclo das 5as na música. Mas, se o espectro de luz visível abrange comprimentos de onda de 350 nm a 750 nm, por que as cores devem formar um círculo? Isso foi explicado em um próximo grande avanço, que veio em 1853, pelo matemático Hermann Grassmann. Grassmann ficou intrigado com a idéia de que duas cores poderiam se misturar para produzir uma cor diferente, como vermelho + azul = roxo. Ele mostrou que quando se tem uma equação como essa, pode-se adicionar qualquer cor de ambos os lados, e ainda será uma combinação, por exemplo, vermelho + azul + amarelo = roxo + amarelo. Isso é conhecido como a Lei de Grassmann.

Outro grande contribuinte para a compreensão da cor foi James Clerk Maxwell. Ele fez uma demonstração bastante interessante onde capturou fotografias em preto e branco do mesmo objeto colorido usando filtros vermelhos, verdes e azuis. Então, quando ele projetou essas fotos novamente, através dos mesmos filtros, o objeto multicolorido original poderia ser visto (esta ainda é a forma como a fotografia a cores funciona, tanto em filme como digital). O incrível foi que não eram apenas as cores vermelhas, azuis e verdes que apareceram, mas também as laranjas, as amarelas e as púrpuras – todas as cores. Como isso foi possivel? Se os filtros simplesmente deixarem passar os comprimentos de onda vermelhos, azuis e verdes puros, então nenhum dos comprimentos de onda da laranja passaria. Então, como eles poderiam ser reproduzidos? Para entender isso, precisamos entender sobre percepção de cor.