sexta-feira, 15 de janeiro de 2010

Determinação dos lúmens das lâmpadas e lumens eficientes




Os equipamentos fotométricos e os medidores de luz são geralmente calibrados conforme a sensibilidade espectral dos cones, ou seja, na visão fotóptica. Assim, o fluxo luminoso das lâmpadas, os lúmens, são avaliados somente em termos da sua resposta fotóptica. A determinação dos lúmens das lâmpadas é realizada em função da potência espectral da lâmpada e da resposta visual do olho humano (curva V(λ)), ou seja, é a somatória, no espectro visível, das multiplicações das potências da luz em cada comprimento de onda λ pelo valor de V(λ) ou sensibilidade do olho no comprimento de onda equivalente, dado pela formula abaixo:

Lúmen da Lâmpada = K Σ Potência da luz (λ) . V(λ) . Δλ ,

na qual K é uma constante.

Portanto, a eficiência das fontes de luz está baseada sobre o lúmen fotópico. Alteradas as condições de visão, a curva V(λ) não é mais aplicável, e a figura do lúmen da lâmpada não dará uma indicação exacta da soma de luz eficiente produzida.
 Lúmens Eficientes - para definir a saída modificada do lúmen de uma lâmpada. Este novo termo leva em
consideração a mudança da sensibilidade visual em níveis mais baixos de luz. Assim, para acharmos os lúmens eficientes de uma fonte de luz qualquer a níveis escotópticos, basta substituirmos os valores de V(λ) pelos valores da sensibilidade escotóptica do olho (curva V'(λ)).

As fontes de luz

Como vimos anteriormente, o valor verdadeiro dos lúmens variam em função do espectro da fonte de luz e a resposta visual do olho. Descrevo, a seguir, como se comportam duas das mais eficientes (lm/W) fontes de luz: a lâmpada de vapor de sódio a alta pressão - "luz amarela" - e a lâmpada de vapores metálicos - "luz branca".
A figura abaixo mostra uma distribuição espectral de uma lâmpada de sódio a alta pressão. A razão para a grande saída de lúmen da lâmpada é facilmente percebida. A máxima saída de energia localiza-se na região amarelada, que tem muita influência sobre o olho. Como o lúmen é definido em função da quantidade de luz que o olho percebe sob condições fotópticas, as lâmpadas de sódio alta pressão têm mais lúmens.


Isto não se deve ao fato da lâmpada produzir grande quantidade de lúmens, mas porque o seu pico de
energia está muito próximo da maior sensibilidade fotópica do olho.
Percebe-se também que nos comprimentos de onda menores que a do pico há pouca saída de energia. Então, os lúmens eficientes para condições escopópticas são razoavelmente reduzidos. A lâmpada de sódio produz pouca luz azul e verde e assim sua eficiência sob iluminação com baixos níveis é consideravelmente reduzida.
Para as lâmpadas vapor de sódio de baixa pressão estes efeitos são mais acentuados. Praticamente todas as saídas de energia localizam-se na região amarela, proporcionando uma grande saída de lúmens. Sob visão escotóptica, não há quase energia saindo nos comprimentos de onda de sensibilidade do olho. A eficiência das lâmpadas de sódio de baixa pressão é reduzida drasticamente sob baixos níveis de luminosidade.
A figura abaixo mostra uma distribuição de uma lâmpada vapor metálico. Para esta lâmpada existe uma considerável saída de energia praticamente em todos os comprimentos de onda, com picos nas regiões azul, azul-verde e amarela.



Quando a saída de energia é multiplicada pela curva de sensibilidade fotóptica, temos como resultado uma grande saída de lúmen. Para as condições escotópicas, os picos de energia da lâmpada estão na região de alta sensibilidade do olho, principalmente, as regiões azul e azul-verde.
O resultado é que os lúmens eficientes aumentam para a lâmpada de vapores metálicos a medida que o nível de luz é reduzido e quando o olho passa por um pico de sensibilidade na região do verde e do azul.
Em termos práticos, podemos dizer, sob condições de visão fotópica, que as lâmpadas de vapor metálico são aproximadamente 16% menos eficientes que as lâmpadas de vapor de sódio a alta pressão, ou que a lâmpada de vapores metálicos produz aproximadamente 16% menos lúmen/watt do que a vapor de sódio, ou ainda, que é necessário uma demanda de energia 19% maior de uma lâmpada de vapores metálicos do que uma lâmpada de sódio de alta pressão para produzir o mesmo efeito visual.
Já em termos de visão escotóptica, a lâmpada de vapores metálicos é cerca de 125% mais eficiente que uma lâmpada vapor de sódio a alta pressão produzindo o mesmo efeito visual. A tabela abaixo compara algumas fontes de luz comunsem termos de suas eficiências fotópticas e escotópicas.





Abraços

Visão Humana



Até pouco tempo, pensava em iluminação pública como modo de criar, no período nocturno, as
condições necessárias para a visão de um motorista. Aspectos importantes na iluminação das cidades não eram considerados e, assim, diversos detalhes e interações que compõem o cenário urbano eram ocultados.
A sua crescente associação com o sentimento de segurança vem obrigar a prover as ruas públicas de mais iluminação. Hoje, embora em pequeno número, verificamos que a iluminação nas cidades também tem sido
direccionada no sentido da valorização do seu patrimônio histórico e da criação de ambientes urbanos voltados ao bem estar dos cidadãos. Contudo, os projetos de iluminação, assim como os planos de eficientização em iluminação pública vem sendo elaborados apenas sob a óptica dos índices luminotécnicos
a serem respeitados, da eficiência energética e da eficiência luminosa (lúmen/watt). "Padronizou-se", ampla, geral e irrestritamente, a utilização da lâmpada de vapor de sódio alta pressão, fonte de luz monocromática de cor amarelada, que sem nenhuma dúvida é a que apresenta a melhor relação eficiência luminosa (lm/W).

Mas, como se comporta a visão humana neste cenário monocromático?

Bom em termos de visibilidade, é a lâmpada de sódio a mais eficiente?

O olho humano e a curva V(λ)
O olho é um sistema de percepção de luz formado por um agente fotoreceptor (retina) e um obturador (pupila).
A retina é composta de dois tipos de fotoreceptores: cones e bastonetes.
Os cones localizam-se na região central do campo visual, estão associados com a visão diurna, colorida, e com a percepção dos detalhes finos, enquanto os bastonetes localizam-se na periferia do campo de visual e estão associados à visão noturna. Podemos dizer que os cones são activos em níveis de alta luminosidade e os bastonetes activos em baixa luminosidade, ou seja, cones e bastonetes possuem respostas ou sensibilidades espectrais diferentes, definidas, respectivamente, como visão fotóptica e visão escotópica. Os cones são mais receptivos a luz verde no comprimento de onda de 508 nanômetros, enquanto os
bastonetes são mais receptivos a luz azul-verde em 555 nanômetros. Podemos também definir, em
função dos níveis de luminosidade intermediários, a visão mesópica.
O padrão de visão humano foi definido através de experiências realizadas na década de 20. Estas experiências determinaram a sensibilidade espectral à luz do sistema visual humano, definindo a curva V(λ), que representa a resposta espectral de uma pessoa sob condições fotópicas.
Na figura abaixo estão representadas as curvas de sensibilidade espectral relativa do olho humano.





Abraços

Fotometria



Como o nome indica, fotografia significa escrever com a luz.
Nesse aspecto a câmera fotográfica funciona como o olho humano. Na realidade não vemos os objectos mas sim a luz reflectida destes que chegam até aos nossos olhos. Dessa maneira o que passa pela lente da câmera fotográfica é a luz reflectida dos objectos. Medir a quantidade exacta de luz necessária para formar a imagem no sensor ou filme fotográfico e é o que chamamos de fotometria.
A maioria dos iniciantes, fotógrafos amadores e muitos profissionais, confiam totalmente na medição automática das câmeras. Algumas compactas digitais nem possuem um modo manual para o próprio fotógrafo fazer as regulagens, mas as medições automáticas podem cometer erros. Existem situações em que o próprio fotógrafo tem que decidir qual a regulagem a usar, senão desta forma corre o risco de perder a imagem.

Três factores são importantes para realizar a fotometria: o ISO, a velocidade do obturador e a abertura do diafragma. Quando a câmera está no automático ela decide quais os valores a empregar nessas variáveis levando em conta a quantidade necessária de luz.

Fotômetro

É o aparelho que mede a quantidade de luz existente no ambiente e fornece as regulagens necessárias para a câmera capturar a imagem. Existem fotômetros externos e toda câmera possuí um fotômetro interno. Através desse aparelho podemos mudar as variáveis segundo nossas necessidades e obter uma leitura de exposição se está estiver correcta.

Velocidade ISO

O ISO (International Standards Organization, uma espécie de ABNT internacional), é o padrão escolhido para delinear a sensibilidade das películas (filme). Muitos outros padrões existiram, como o ASA (Americano) e o DIN (Alemão). Quanto maior o ISO do filme, maior é a sua sensibilidade a luz, porém pior é a qualidade de imagem. Isso dá-se porque os filmes mais sensíveis possuem grãos de prata maiores, que causam uma granulação na foto. Por exemplo o ISO 50 era usado em dias com muito sol ou em estúdio por conta de sua alta qualidade de imagem e cor, enquanto o ISO 3200 é utilizado em situações com pouca luz. Nas digitais esse padrão foi mantido, mas o problema da qualidade de imagem mostra-se. Em ISOs mais altos as imagens acabam por criar uma aberração cromática chamada de ruído.

Obturador

O obturador é uma "cortina" que abre e fecha permitindo a entrada da luz. Sua velocidade é medida em fracções de segundos. Quanto menor a velocidade, maior é a quantidade de luz que atinge o sensor ou o filme. A velocidade do obturador é importante em momentos onde a acção se desenrola de maneira rápida. Objectos em movimento necessitam de uma alta velocidade de obturação (a partir de 1/500 avos de segundo) para que não saiam mal, enquanto objectos parados pode-se usar velocidades mais lentas. Muitas câmeras compactas não possuem um obturador mecânico, sendo que a velocidade de captura é simulada pela activação do sensor. Algumas DSLR possuem um obturador híbrido, onde a velocidade de captura e conseguida através do accionamento mecânico e do sensor, conseguindo assim um menor desgaste do obturador e um consequente aumento da sua vida útil.

Compensação de Exposição

Embora nem todas as câmeras compactas possuam um modo manual, quase todas elas possuem o recurso de Compensação de Exposição
Este recurso existe para que o fotógrafo minimize situações onde o fotômetro interno da câmera possa a vir a enganar-se. Se o objecto fotografado ficar muito escuro na imagem, coloca-se a compensação de exposição em +1 e a câmera vai deixar entrar um pouco mais de luz para realizar a foto. O contrário também é possível sendo que nas fotos muito claras é necessário regular a compensação para -1.

Mas como é que isto tudo funciona?

Vamos imaginar que estamos em uma peça de teatro. Esta é uma situação complicada, pouca luz e é proibido usar o flash. Nesta situação temos que usar uma velocidade de obturador onde as pessoas em movimento não fiquem destrocidas. Aumentando a velocidade de obturação consequentemente uma quantidade de luz menor vai entrar pela lente. Nesse caso é necessário abrir mais o diafragma. Mas, quanto mais o diafragma é aberto, menor vai ser a profundidade de campo. Nesse caso o ISO é elevado (1600 ou 3200) para que possamos ter um diafragma em uma abertura média (f/3,5) e um obturador em velocidade necessária para capturar os movimentos (1/90). Se a câmera estivesse no automático estas regulagens seriam diferentes e as fotos não seriam satisfatórias.

No fim de tudo é regulado para que uma mesma quantidade de luz passe pela lente, dependendo da situação temos que ter uma prioridade nas regulagens. Cabe ao fotógrafo e não a câmera decidir que velocidade, abertura e ISO utilizar.

Curiosidades


- As lentes mais claras, com diafragma f/2,8 costumam ser as mais caras, justamente por permitir fotografias em ambientes mais escuros, utilizando ISOs mais baixos;


- Geralmente as lentes de menor qualidade são mais nítidas no centro do que nas bordas. Ao usar um diafragma em f/16 é possível aproveitar só a área central da lente, o que aumenta a nitidez da mesma.


- As câmeras mais modernas (e consequentemente mais caras) estão a melhor  muito a qualidade das imagens em ISOs mais altos.


- A pouca profundidade de campo pode ser usada de modo muito criativo, principalmente em retratos, dando uma qualidade especial no desfoque no fundo do objeto fotografado.

http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/photometry_links.html

Abraços



terça-feira, 5 de janeiro de 2010

Densitometria nas Artes Gráficas


Chama-se densitometria o procedimento de medição da densidade óptica de filmes fotográficos e produtos impressos e uso dessas medidas para controlar as variáveis da reprodução gráfica.
A densitometria de reflexão é empregada para avaliar a densidade óptica de originais fotográficos e produtos impressos, enquanto a densitometria de transmissão presta-se a avaliar a densidade óptica de originais transparentes e fotolitos.
Os densitômetros de reflexão medem a quantidade de luz refletida num ângulo de 90°; os densitômetros de transmissão medem a fração da luz incidente conduzida através de uma transparência positiva ou negativa, sem absorção ou espalhamento; os densitômetros combinados medem as densidades refletidas e transmitidas.
Os densitômetros permitem avaliar a gama tonal de originais ou cópias fotográficas, o ganho-de-ponto, o contraste relativo, a aceitação de um filme de tinta sobre outro (trapping), a saturação, o erro de tom, a
porcentagem de gris, a eficiência das tintas etc.
Variações de densidade durante a impressão são indicativos de desequilíbrios que podem conduzir a problemas graves. As tolerâncias admissíveis não devem superar ± 0.04 a ± 0.06 de densidade. Dependendo da geometria do sistema de tintagem da impressora, podem ocorrer variações de até ± 0.12 de densidade entre a pinça e a contrapinça da folha, e variações de ± 0.09 de densidade na distribuição lateral de tinta.
As tintas de impressão apresentam limitações que devem ser respeitadas.
Por exemplo: enquanto um original fotográfico P/B tem densidade em torno de 2.0, as tintas pretas não conseguem reproduzir além de 1.50 a 1.60 de densidade em papel cuchê, ou menos do que isso em papel não-revestido. A tentativa de conseguir saturação superior leva a problemas de ganho-de-ponto, emulsionamento excessivo de água em tinta e outros, resultando no inverso do esperado ou em problemas ainda piores.
Os densitômetros, portanto, auxiliam na avaliação objetiva dos fenômenos relacionados à cor e ao controle dos processos de pré-impressão e impressão:

• na pré-impressão

- determinação de densidade e contraste de cópias fotográficas.

- determinação das características da emulsão fotográfica.

- monitoração do processamento dos filmes com o auxílio de escalas de controle.

- ajuste da curva de reprodução.

- determinação das curvas de linearização de scanners e imagesetters.

- controle de exposição e revelação de chapas offset através de escalas de

controle.

• na impressão


- determinação da força das tintas.

- cálculo do desvio de tom das tintas.

- cálculo da % de gris das tintas.

- cálculo da aceitação (trapping) das tintas.

- cálculo da eficiência das tintas.

- determinação da transparência das tintas.

- diagramas das cores (círculo, triângulo, hexágono).

- controle de impressão (variações de qualidade).

- cálculo do ganho-de-ponto.

- cálculo do contraste relativo.

- cálculo da carga ótima de tintas.

- determinação da curva de transferência das tintas.

- determinação do assentamento das tintas (dryback).

- determinação da transparência do impresso.

- auxílio na preparação de cores especiais por mistura física de tintas.
 
Abraços
 
http://www.idigitalphoto.com/dictionary/densitometry

Sensitometria





É a ciência que estuda e avalia os negativos, os dispositivos, as ampliações e imagens geradas por materiais fotossensíveis como, por exemplo, os microfilmes define o relacionamento mais adequado entre a exposição e a densidade. É a sensitometria que define os padrões de funcionamento dos fotômetros e dos flash meters - aparelhos igualmente destinados a medir a intensidade da luz que irá incidir sobre o filme.
Esta pode ser defenida como medida do efeito do produto da exposição da luz sobre uma emulsão fotográfica revelada.
Na fotografia em branco e preto, o efeito de exposição traduz-se em diversas densidades cinza de prata metálica, ao passo quen na fotografia colorida, ela se traduz em densidades de corantes. Quanto maior a exposição, mais intenso é o depósito de prata ou de corantes na imagem revelada.

Para se obter um trabalho final de grande rigor tem de se controlar todas as etapas:

Exposição - A metodologia de determinação da uma exposição rigorosa no sentido de obter uma dada imagem final foi estruturada pelo fotógrafo americano Ansel Adams e designa-se por Sistema de Zonas.

Sensibilidade da película - Ao aplicar o Sistema de Zonas, torna-se necessário conhecer com rigor qual a sensibilidade real que o filme tem, uma vez que a sensibilidade que o fabricante especifica é meramente indicativa. A sensibilidade depende do revelador usado e das condições da revelação, do lote de fabrico e condições de armazenamento do filme, do fotómetro estar ou não calibrado, etc.

Impressão da Fotografia - Etapa final do processo. Uma vez que exista um negativo correcto, obter a imagem pretendida torna-se muito mais fácil, e é sempre possível fazer diversas tentativas.

A sensitometria trata do segundo ponto - determinação da sensibilidade real de um filme nas condições em que vai ser usado e processado.

Abraços