Colorimetria hiperespectral de pinturas artísticas

Abstract

Os museus e galerias de arte recorrem a uma grande variedade de fontes de luz para iluminação de pinturas artísticas. A preocupação principal dos responsáveis na escolha das fontes de luz neste contexto é a prevenção dos danos provocados pela radiação nas obras de arte. No entanto, a impressão visual de uma pintura artística é fortemente influenciada pela intensidade e perfil espectral do iluminante. Consequentemente, este é também um aspecto importante a considerar na selecção da iluminação mais adequada. Apesar da óbvia importância dos aspectos visuais não existe neste momento uma metodologia segura de avaliação da qualidade global de reprodução cromática de uma fonte de luz nem estudos sistemáticos da relação entre os efeitos visuais e a distribuição espectral da iluminação. Esta relação, entre o perfil espectral da fonte de luz e a aparência visual dos cenários iluminados, assume particular relevância no desenvolvimento de novas fontes de luz, que podem hoje ter um espectro quase arbitrário, como, por exemplo, nas novas fontes de luz baseadas em LEDs. Os objectivos gerais deste trabalho foram determinar de forma empírica, através de experiências psicofísicas, o perfil espectral da iluminação preferida por observadores para apreciar pinturas artísticas e estudar, de forma sistemática, a relação entre perfil espectral e os efeitos cromáticos da fonte de luz em pinturas. A parte experimental e a parte computacional do trabalho basearam-se na análise dos espectros de reflectância de um conjunto de pinturas obtidos com um sistema de imagiografia hiperespectral parcialmente desenvolvido no âmbito do trabalho desta tese. Das experiências psicofísicas foi concluído que os observadores preferem uma luz do dia com uma temperatura correlacionada de cor de cerca de 5000 K e que essa preferência pode ser, em parte, determinada pela diversidade cromática percebida nas pinturas. Da análise computacional foi concluído que a diversidade cromática máxima não é obtida com espectros de iluminação com variações suaves mas sim com espectros muito estruturados e com um número de bandas espectrais reduzido e localizadas em zonas específicas do espectro visível. Além disso, à máxima diversidade cromática correspondem valores baixos do índice de reprodução cromático, sugerindo que cores naturais e boa discriminação de cores são, de alguma forma, incompatíveis. Estes resultados no seu conjunto põem em causas algumas práticas correntes em iluminação de pinturas artísticas e constituem um avanço significativo no conhecimento sobre os efeitos visuais da iluminação.

The museums and art galleries use a large variety of light sources for lighting art paintings. The main concern of the curators when selecting a light source is the prevention of damage caused by light irradiation. However, the impression of an artistic painting is strongly influenced by the intensity and spectral profile of the illumination, and this is also an important issue to consider. Although the visual aspects are of obvious importance there is still no firm methodology to assess the global colour quality of lighting or systematic studies of the relationships between the visual effects and the spectral profile of the illumination. The relationship between illuminant spectral structure and visual appearance assumes particular relevance with the advent of light sources with almost arbitrary spectral distribution, like modern LED based lighting. The general goals of this work were to determine psychophysically the spectral profile of the illumination preferred by observers when seeing artistic paintings and to study systematically the relationships between spectral profile of the illumination and its chromatic effects on paintings. The experimental and the computational parts of this work were based on the analysis of the reflectance spectra of a set of paintings obtained with a spectral imaging system partly developed in the context of the work of this thesis. From the psychophysical experiments it was concluded that observers prefer daylight with a correlated colour temperature of about 5000 K and that the chromatic diversity perceived may influence the preference for a specific illuminant. From the computational analysis it was concluded that the maximum chromatic diversity is not obtained with smooth spectral variations but with spectrally structure spectra and with a small number of spectral bands located in specific regions of the visible spectrum. In addition, when the maximum chromatic diversity is obtained the colour rendering index is low suggesting that natural colours and large discrimination are incompatible. These results challenge some of the current practices in illumination of artistic paintings and represent a considerable advancement on the knowledge about the visual effects of illumination.