Aula 2 Resposta humana à luz MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO...
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Aula 2Resposta humana à luz
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOUNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIACURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO
DAU802 – ILUMINAÇÃO NATURAL NO AMBIENTE CONSTRUÍDO
DAU 808 ILUMINAÇÃO NATURAL NO AMBIENTE CONSTRUÍDOPROFA GIANE DE CAMPOS GRIGOLETTI
Percepção da luz
A capacidade do olho humano diz respeito a:sensibilidadeseletividade
eficácia luminosa espectralacomodaçãoadaptação
persistência visualcampo visual
acuidade visualsensibilidade ao contraste
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Sensibilidade
380 nm a 780 nm
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Sensibilidade
• Maior sensibilidade para 550 nm (amarelo esverdeado)
• Menor sensibilidade para 380 nm e 780 nm (violeta e roxo)
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Seletividade
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Seletividade
Cores puras e matizes intermediários e seus respectivos comprimentos de onda
Cor pura Comprimento onda (nm) Cor intermediária Comprimento
onda (nm)Roxo 631 Roxo 760 a 630
Alaranjado 618 Alaranjado 630 a 590Amarelo 582 Amarelo 590 a 550Verde 531 Verde 550 a 490Azul 478 Azul 490 a 450
Violeta 430 Violeta 450 a 380
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Eficácia luminosa espectralDependendo do grau de luminosidade, a retina é mais ou menos
sensível a determinadas cores de luz:
verde
azul
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Eficácia luminosa espectral
A alternância entre alta e baixa iluminação faz com que o olho use
alternadamente cones e bastonetes, o que causa fadiga visual.
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Acomodação• O olho se ajusta a diferentes distâncias dos
objetos através dos seguintes mecanismos:
contração ou distenção dos músculos ciliares
curvatura do cristalino
Quanto mais distante o objeto menor a visibilidade
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Acomodação
A visibilidade pode ser melhorada com a distância do objeto através do aumento da iluminância E (lux):
Iluminância (lux) Distância do objeto (cm)
10 3520 4050 45
100 48200 52500 59
1000 63
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Adaptação
O olho ajusta-se a diferentes luminâncias dos objetos através da abertura e fechamento da
pupila:
0,001 cd/m2 – bastonetes começam a operar – pupila totalmente aberta
3 cd/m2 – cones começam a operar
1.000 cd/m2 – a pupila fecha ao seu mínimo
Para o olho acomodar-se à escuridão são necessários cerca de 30 minutos,
para acomodar-se à luz, cerca de 3 minutos.
Para o olho acomodar-se à escuridão são necessários cerca de 30 minutos,
para acomodar-se à luz, cerca de 3 minutos.
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AdaptaçãoIluminâncias para as quais o olho é capaz de se adaptar:
Iluminância (lux)Fontes de iluminação
Céu sem nuvens no verão
100.000
Céu encoberto no verão
20.000
Plano de trabalho em sala com iluminação natural
1.000
Iluminação pública 20 a 40
Noite de luz cheia 0,25
Iluminância (lx)
Persistência visual
• Natureza química da sensibilização do olho• Tendência em manter a imagem formada
durante algum tempo na retina• Depende do tempo de exposição do objeto e de
sua luminância (cinema)• Efeito estroboscópico – fonte de luz
intermitente com frequência igual à da rotação do objeto
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Campo visual
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Campo visualA retina possui zonas concêntricas de
sensibilidade
Campo visual central – centro da atenção - 2 - máxima visão
Zona da tarefa visual – 8 na vertical e 10 na horizontal
Entorno ou campo visual periférico – sem necessidade de movimentação dos olhos - 18 na vertical e 22 na
horizontal
Limite da zona de visão – poucos cones, logo percepção de cores pouco detalhada – cerca de 90
Ponto cego – ligação do nervo óptico
Acuidade visual• Capacidade de ver distintamente detalhes em objetos ou
superfícies• Visão normal – distinção de detalhes subentendidos em
um ângulo de 0,5 minutos
Acuidade visual depende:
idade
iluminação do objeto
tempo de exposição do objeto à vista
luminância do fundo
Acuidade visual
Pode ser expressa numericamente através da seguinte expressão:
a =
1
é o ângulo subtendido pelo menor detalhe que a pessoa é capaz de perceber expresso em minutos
Exemplo de aplicação• Tamanho de letras de um cartaz que deve ser lido a 1km
de distância por uma pessoa com acuidade visual de 2.
2 =
2 = 1
c x
= 0,5 min ×
= 0,000145 radianos
180× 60
0,0001452 =
x
1.000
x = 14,5cm
Sensibilidade ao contraste
Capacidade do olho em discernir luminâncias
Dependendo da proximidade das luminâncias entre superfícies próximas o olho terá maior ou menor
capacidade de discerni-las
Quanto menor o contraste, mais difícil se torna a leitura. O olho se adapta a uma
luminosidade média.
Sensibilidade ao contraste
Maior contraste:
Menor contraste:
Letras pretas sobre papel branco
Letras verdes sobre papel azul
Sensibilidade ao contrasteEm situações de baixo contraste é necessário
aumentar o nível de iluminância cedida à tarefa visual
Dia perfeitamente claro – distinguimos uma diferença de luminâncias menor do que 1%
Exemplo: máquina de costura
Condições de iluminação pobre – temos dificuldade em distinguir superfícies com até
10% de diferença de luminâncias
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Sensibilidade ao contrasteExistem valores mínimos de iluminância em função do
tamanho do detalhe do objeto e a distância do mesmo ao olho
Valores mínimos de iluminância (lux) em função do tamanho do detalhe do objeto da tarefa visual e a distância do objeto ao olho
Detalhe da tarefa visual
D/d contrastefaixa baixo médio alto
Minúsculo 3.200 – 4.200 20.000 5.000 2.000Muito pequeno 2.450 – 3.200 10.000 3.000 1.000Pequeno 1.900 – 2.450 5.000 1.500 500Quase pequeno 1.500 – 1.900 2.000 700 200Médio 1.150 – 1.500 1.000 300 100Grande 850 – 1.150 500 150 50D distância do objeto ao olho (distância habitual da visão)d tamanho do detalhe do objeto
Sensibilidade ao contraste
Valores qualitativos do contraste em função da relação entre maior e menor luminância
C =L2
L2 – L1x 100%
L1 é a menor luminância e L2 é a maior luminância
contraste baixo médio alto
C (%) Abaixo de 40 40 a 70 Acima de 70
Sensibilidade ao contraste
Existe uma luminância ideal entre a tarefa visual e o seu entorno imediato:
3 : 1 – objeto e superfície de trabalho
10 : 1 – superfície de trabalho e entorno imediato (30)
20 : 1 – fonte de luz e fundo (90)
40 : 1 – máxima diferença no campo visual total (120)
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Saturação
Luminância média do campo de visão é igual ou maior a 25.000 cd/m2
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Pode ocorrer devido a três situações básicas, sendo então chamada de relativa, absoluta e de adaptação
Saturação • Relativa – contrastes altos entre as superfícies do
campo visual, não impede o desenvolvimento da tarefa visual (ambiente geral escuro e brilho de uma janela ensolarada).
• Absoluta – brilho da fonte é muito alto, impedindo o desenvolvimento da tarefa visual (visão direta do sol), impede o desenvolvimento da tarefa visual.
• De adaptação – não houve tempo para o olho acostumar-se a luminâncias diferentes (entrar em um ambiente muito iluminado saindo de um muito escuro)
Saturação relativa
Saturação absoluta
Conceitos gerais aplicados ao projeto luminotécnico
Tarefa visual
Desempenho visual
Eficiência visual
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Tarefa visual
Qualquer atividade que exija o uso da visão
A tarefa visual depende:
• tamanho do detalhe a ser distinguido• luminância e cor do detalhe• luminância de adaptação (luminância média no campo de visão)• contraste de luminância e cor entre detalhe e seu entorno• tempo de observação necessário• capacidade do sistema visual• forma do detalhe e semelhança do detalhe com seu entorno• conhecimento antecipado do momento em que o detalhe aparecerá no campo
visual• posição do detalhe no campo visual e conhecimento antecipado daquele• tempo durante o qual a tarefa é feita sem interrupção• velocidade e cuidado requeridos durante a realização da tarefa
Desempenho visual
Número de detalhes que o indivíduo percebe em determinado tempo
O tempo necessário para perceber um detalhe decresce com o aumento da iluminância
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Eficiência visual
Reúne os conceitos:
sensibilidade ao contraste
acuidade visual
desempenho visual
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Projeto de iluminação
• Problema da iluminação natural:– Iluminação suficiente para desenvolver a tarefa
visual– Ambiente visual agradável
Quantidade e qualidade
Existe um nível cômodo de iluminação relacionado com a natureza da tarefa visual, nem mais nem menos
Quantidade
• É expresso em níveis de iluminâncias (lux) necessários para desenvolver determinada tarefa visual
• No Brasil, a NBR5413 recomenda níveis de iluminância mínimos de acordo com a tarefa visual
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Quantidade • Fator de Luz do Dia DF(daylight factor) - razão
entre a iluminância EP num ponto - localizado
num plano horizontal interno, devido à luz recebida direta ou indiretamente da abóbada celeste, com uma distribuição de luminâncias assumida ou conhecida - e a iluminância simultânea EE
num plano externo horizontal, devida à uma abóbada celeste desobstruída (NBR 15215 – parte 3)
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Quantidade
DF = EP
EE
× 100 %
DF – Fator de Luz do Dia em percentagemEP – iluminância disponível no ponto P interiro em luxEE – iluminância disponível no exterior para um céu livre de obstruções em lux
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Qualidade
• É expresso pelo índice de ofuscamento e está relacionado aos diferentes brilhos percebidos no campo visual
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Ofuscamento
• Segundo a NBR5461 de 1991, ofuscamento é a condição da visão na qual há desconforto ou redução da capacidade de distinguir detalhes ou objetos devido à uma distribuição desfavorável das luminâncias ou à contraste excessivo.
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Ofuscamento
• Ofuscamento direto – provocado por uma fonte de luz própria (lâmpadas, luminárias, céu, janela)
• Ofuscamento indireto ou por reflexão – provocado por reflexões em superfícies semidifusas ou especulares (reflexão velante)
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Tipos de ofuscamento
• Ofuscamento desconfortável – perturba a visão sem necessariamente prejudicar a visão dos objetos da tarefa visual
• Ofuscamento perturbador – enfraquece a visão dos objetos sem necessariamente causar desconforto visual
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Índice de ofuscamento
• É uma expressão que reúne as variáveis que provocam o ofuscamento (brilho da fonte, ângulo sólido subentendido pela fonte e o olho, posição relativa da fonte em relação ao olho, luminância média do ambiente, entre outros)
• Essas variáveis são combinadas em um número que dá o grau de ofuscamento presente no campo visual
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Índice de ofuscamento
• Existem várias expressões empíricas que permitem calcular o índice de ofuscamento, seja de uma janela (luz natural) ou de luminárias e lâmpadas (luz artificial) puntuais ou não.
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Índice de ofuscamentoDGI (daylight glare index) UGR (unified glare index)
critério DGI UGR
desconforto intolerável intolerável 28 28
quase intolerável
28 28
desconfortável desconfortável 26 25
quase desconfortável
24 22
conforto aceitável tolerável 22 19
aceitável 20 16
confortável perceptível 18 13
pouco perceptível
16 10
Ofuscamento De modo geral:
• Quanto mais afastada está a fonte do ofuscamento do centro da visão, menor é o índice • Quanto maior for a superfície da fonte que gera o ofuscamento
maior será o índice• Quanto maior for o brilho do ambiente em geral, menor será o
ofuscamento• Ofuscamento causado por uma fonte localizada abaixo da linha
de visão incomoda mais do que se a fonte estivessa acima• A tolerância ao ofuscamento por uma fonte de luz natural é
maior do que uma fonte de luz artificial comparável a primeira
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Ofuscamento Contraste ou saturação
•Contraste – quando a proporção entre superfícies do campo visual seja superior a 10:1• Saturação - excesso de luz no campo visual
(superior a 25.000 cd/m2)
Efeito importante quando produzido por pisos polidos, equipamentos com acabamento brilhante, etc.
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Iluminação artificialContrastes indesejáveis
Iluminação artificialsaturação
Contraste indesejável
saturação
Iluminação ntural
Reflexos indesejáveis
Excesso de luz
O ofuscamento pode ser deliberado
Ofuscamento
Depende de:
luminância da fonteluminância do fundo
tamanho relativo da fonteposição relativa da fonte
número de fontes
Ofuscamento
•Como reduzir ou evitar o ofuscamento
• reduzir a luminância da fonte• elementos que controlem a intensidade ou
distribuição da luz• posicionar fonte de luz fora do ângulo de
visãoeliminar reflexões indesejáveis • aumentar a luminância do entorno até um
máximo aceitável
Ofuscamento
Evitar a posição do usuário na região entre 45graus e o ângulo (ângulo limite dentro do qual o usuário “vê” a fonte de luz)É importante que as luminárias possuam elementos que impeçam a visão direta da fonte de luz no campo visual do observador (difusores, aletas, etc.)Porém, qualquer elemento de suavização adotado irá diminuir a intensidade de luz disponível comparando-se com a fonte de luz nuaDentro do ângulo de 45graus, ocorrerá o ofuscamento indireto, por reflexão da luz na superfície horizontal de trabalho em direção aos olhos do observador
Pode-se conseguir melhor iluminação apenas deslocando
a luminária original
Situação ideal, com a fonte de luz dirigida
preferencialmente ao plano de leitura
Situação desfavorável para leitura, onde a luz não está direcionada sobre a área de
leitura
Sombras
Permitem a percepção de objetos e texturas.Podem ser desejáveis ou não.
Para tarefas como escrita e leitura, são indesejáveis.
Luz vinda de cima em analogia com a luz natural.
Sombras
Anomalias da visão Capacidade de acomodação do olho diminui
com a idade
Presbiopia – endurecimento do cristalinoPerda da capacidade de ajustamento da pupila
Perda da transparência da córneaDecaimento na transmissão de impulsos nervosos ao
cérebro
Portanto, níveis de iluminância maiores são exigidos
Anomalias da visão Miopia
visão curta – alongamento do globo ocularimagem se forma antes da retina
correção com lentes côncavas
Hipermetropiavisão distante – encurtamento do globo ocular
imagem se forma depois da retinacorreção com lentes convexas
Astigmatismoraio de curvatura da córnea e do cristalino são diferentes
para diferentes planos que contém o eixo visual do olhoimagem fica distorcida
correção com lentes de diferentes curvaturas conforme curvatura da córnea e cristalino
Objetos, superfícies e cores
tato, paladarmentalização espacial
acúmulo de experiênciascomparação interpretação
Exemplos:objetos vistos de frente ou em perspectiva
Objetos, superfícies e cores Percepção tridimensional:
- luz, sombra e direção usual da luz- falta de luz coerente pode causar desorientação e
criar um sentimento geral de inquietação
Percepção de superfícies:- uma mesma superfície com diferentes luminâncias
é interpretada pelo cérebro como únicaPercepção da cor:
- na composição espectral da fonte de luz podem alterar a aparência da cor dos objetos
- o cérebro interpreta como sendo o mesmo objeto mas somente se houver referências que permitam esta interpretação
Fonte: http://wiki.stoa.usp.br