Elementos de Fotometria Televiso Digital Guido Stolfi 4

Elementos de Fotometria Televisão Digital Guido Stolfi – 4 / 2008 Guido Stolfi 1/52

Radiação Eletromagnética Emitida por um Corpo Negro Aquecido Equação de Planck: Guido Stolfi 2/52

Emissão de Fótons de um Corpo Negro Aquecido Guido Stolfi 3/52

Luz Incandescente Emitância de Corpo Negro a 3000 K (A) e de 1 cm 2 de Tungstênio a 3000 K (B e B') Guido Stolfi 4/52

Emitância Espectral da Luz Solar Densidade Espectral de Potência da Energia Radiante Solar Incidente na Superfície da Terra (ao nível do mar) Guido Stolfi 5/52

Emitância Visível da Luz Solar Guido Stolfi 6/52

Colorimetria de um Corpo Negro Aquecido Guido Stolfi 7/52

Iluminantes Padrão CIE A = Corpo Negro a 3200 o. K (obsoleto) C = Luz do dia (obsoleto) D 50 a D 75 = Luz do dia 5000 ~ 7500 o. K CIE = Commission Internationale d’Eclairage Guido Stolfi 8/52

Variação das Características de Lâmpadas Incandescentes com a Tensão Aplicada Guido Stolfi 9/52

Emitância Espectral para Lâmpadas a Gás (a)Lâmpada de Mercúrio; (b) Mercúrio com revestimento fosforescente; (c) Idem com revestimento aprimorado; (d) Lâmpada de Sódio/Tálio/Índio/Iodo; (e) Sódio de Alta Pressão Guido Stolfi 10/52

Coordenadas de Cromaticidade para Lâmpadas de Gás Lâmpada de Sódio Alta Pressão x = 0. 468 y = 0. 459 Lâmpada de Sódio/Tálio/Índio/Iodo x = 0. 317 y = 0. 405 Guido Stolfi 11/52

Lâmpadas Fluorescentes: Branca Fria Normal (esq. ) e com melhoria de reprodução de cores (dir). Guido Stolfi 12/52

Emissão por Fluorescência • Conversão de energia incidente (elétrons, fótons ultravioleta) em luz visível • Cristais inorgânicos (ex. : Cd. S, Y 2 O 2 S, Zn. Si. O 4, Y 2 O 3) • Dopados com ativadores (Ag, Cu, Al, Eu, Tb, Mn) • Conhecidos como “Fósforos”; P 1, P 2, P 45. . . Guido Stolfi 13/52

Características de “Fósforos” Guido Stolfi 14/52

Primários Usados em Cinescópios (NTSC) Guido Stolfi 15/52

Coordenadas de Cromaticidade dos Primários (NTSC e P 22) Guido Stolfi 16/52

Emissão de Luz por Junções pn • Diodo LED (Light Emitting Diode) • Fótons são emitidos quando elétrons perdem energia ao cruzarem barreira de potencial Guido Stolfi 17/52

Materiais para Diodos LED Material Barreira de Potencial (e. V) Comprimento de Onda (nm) Ga. As 1. 43 910 Ga. As 0. 6 P 0. 4 1. 91 650 Al 0. 35 Ga 0. 65 As 1. 93 645 Ga. As 0. 35 P 0. 65 2. 09 635 Ga. As 0. 2 P 0. 8 2. 16 600 Ga. As 0. 1 P 0. 9 2. 21 583 Ga. P: N 2. 26 568 Ga. P 2. 26 555 Si. C 2. 99 480 Guido Stolfi 18/52

Emitância Espectral de LED ‘s Guido Stolfi 19/52

Colorimetria de LED’s RGB LED Nichia NSCM 315 C Guido Stolfi 20/52

LED Branco Guido Stolfi 21/52

Grandezas Fotométricas Guido Stolfi 22/52

Propriedades Descritivas da Luz Físicas Psicofísicas Subjetivas Densidade Espectral Comprimento de Onda Dominante Tonalidade de Cor Seletividade Pureza de Excitação Saturação Radiância Luminância Brilho Coeficiente de Transmissão ou Reflexão Transmitância Refletância Luminosas Claro/Escuro Potência Radiante Fluxo Luminoso Intensidade de Luz Guido Stolfi 23/52

Grandezas Subjetivas x Objetivas Brilho (Luminância) P( ) Tonalidade (Comprimento de Onda Dominante) P( ) Saturação (Pureza Espectral) P( ) Guido Stolfi 24/52

Funções de Luminosidade Função de Luminosidade Fotópica Função de Luminosidade Escotópica Guido Stolfi 25/52

Funções de Luminosidade Guido Stolfi 26/52

Grandezas Fotométricas Fluxo Luminoso: Guido Stolfi 27/52

Grandezas Fotométricas Intensidade Luminosa: F Guido Stolfi 28/52

Grandezas Fotométricas Iluminamento: Guido Stolfi 29/52

Grandezas Fotométricas Luminância: Guido Stolfi NHK 30/52

Grandezas Fotométricas Iluminamento Retinal: Guido Stolfi 31/52

Grandezas Fotométricas Transmitância: Guido Stolfi 32/52

Grandezas Fotométricas Refletância: Guido Stolfi 33/52

Grandezas Fotométricas Refletância do Difusor Padrão: Guido Stolfi 34/52

Situações Fotométricas Guido Stolfi 35/52

Exemplo: Projeção , I S, B F d • Área da Tela: S = 15 m 2 ; Refletância: = 0, 9 ; Distância: d = 20 m • ngulo sólido do feixe de projeção: = S / d 2 = 0, 038 esteroradianos • Iluminamento necessário para obter Luminância B = 40 nits na tela: – B = E 1/ E = B / = 140 Lux = 140 Lumens / m 2 • Fluxo luminoso fornecido pelo projetor: – F = E S = 2100 Lumens • Intensidade Luminosa do projetor: – I = F / = 56000 candelas Guido Stolfi 36/52

Rendimento Luminoso de Algumas Lâmpadas Tipo de Lâmpada Potência Vida Útil Lumens / Watt Incandescente Comum 100 W 750 h 17, 5 Incandescente Alta Pot. 1. 000 W 1. 000 h 23, 7 Incandescente Halógena 1. 000 W 2. 000 h 23, 4 Fluorescente Comum 40 W 20. 000 h 76, 2 Fluorescente Compacta 13 W 10. 000 h 69, 2 Fluorescente HO 110 W 12. 000 h 80, 9 1 W 100. 000 h 30 Sódio Alta Pressão 400 W 24. 000 h 118, 8 Sódio Baixa Pressão 180 W 25. 000 h 183, 3 LED Branco Alto Brilho Guido Stolfi 37/52

Limites para o Rendimento Luminoso • Luz Monocromática: – 683 Lumens / W ( ~ 550 nm ) • Luz branca (emitância espectral uniforme): – ~220 Lumens / W Guido Stolfi 38/52

Níveis de Iluminamento Recomendados Ambiente ou Atividade Iluminamento Máximo da Luz Solar Iluminamento (Lux) até 100. 000 Montagem / Inspeção Industrial Muito Detalhada 5. 000 ~ 10. 000 Mesa de Operação Cirúrgica 5. 000 ~ 10. 000 Leitura de Textos Manuscritos Sala de Cirurgia 500 ~ 2. 000 1. 000 ~ 2. 000 Sala de Aula 300 ~ 600 Leitura de Textos Impressos 200 ~ 1000 Montagem / Inspeção Industrial: Simples 200 ~ 500 Sala de Estar 100 ~ 200 Mínimo Absoluto para Segurança Visual 5 ~ 50 Guido Stolfi 39/52

Luminâncias de Alguns Objetos Superfície do Sol ao meio-dia 1, 65 x 10 9 Objeto branco ideal exposto ao sol 31. 800 Lâmpada fluorescente 6. 000 ~ 14. 000 Lua cheia 7. 600 Céu nublado 3. 000 ~ 7. 000 Céu claro 2. 000 ~ 6. 000 Tela de TV 200 ~ 300 Tela de Cinema 40 Guido Stolfi 40/52

Luminância de Referência • Recomendação SMPTE para Monitores de Vídeo para Estúdios: – Luminância (branco 100%) = 103 nits – Cromaticidade: CIE D 65 SMPTE : Society of Motion Picture and Television Engineers Guido Stolfi 41/52

Contraste • Relação entre Luminâncias Máxima e Mínima de uma imagem (contraste simultâneo) • Relação entre Luminâncias em imagens não simultâneas (contraste seqüencial) • Percepção visual: 1000: 1 máx; 100: 1 aceitável • Situações típicas: – Cinema: 80: 1 (simultâneo); 1000: 1 (seqüencial) – Televisão (ambiente doméstico): 20: 1 Guido Stolfi 42/52

Exemplo: Contraste em uma Tela de Projeção EM BP • • Refletância da tela: = 0, 9 Luminância da tela devida à projeção: BP = 40 Nits Luminância residual devida ao iluminamento ambiente: BR = E 1/ Iluminamento ambiente máximo para contraste de 1000: 1 : – BR / BP = 1000 BR = 0, 04 Nits EM = BR / = 0, 14 Lux Guido Stolfi 43/52

Fidelidade de Reprodução Cromática Ex. : Refletância de um Objeto Coordenadas de Cromaticidade de iluminação RGB (LED’s) Guido Stolfi 44/52

Fidelidade de Reprodução Cromática Coordenadas de Cromaticidade (Luz Branca) Coordenadas de Cromaticidade (Luz RGB) Guido Stolfi 45/52

Colorimetria da Função de Luminosidade (!) Emitância Espectral igual a V( )… … Corresponde à cor verde (x = 0, 398, y = 0, 542 ) Guido Stolfi 46/52

Fotometria de Sistemas Ópticos Ou Guido Stolfi 47/52

Exposição de Filme Fotográfico E = E t (iluminamento tempo de exposição) Guido Stolfi 48/52

Filme Positivo Colorido Guido Stolfi 49/52

Tarefa do Fotógrafo - Ajustar a Exposição E de modo que a distribuição das luminâncias na cena esteja compreendida na região linear do filme PB B T, F, E , t D Recursos: - Tempo de Exposição - Abertura da lente - Filtros Neutros - Iluminação Log E Guido Stolfi 50/52

Limite de Reciprocidade E = E t (Iluminamento Tempo de Exposição) Vale dentro de uma determinada faixa de tempos de exposição (típico: ¼ a 1/1000 de segundo). Guido Stolfi 51/52

Laerte Guido Stolfi 52/52