Color y medida del color

Figura 57. Los 3 factores de percepción visual: tono – saturación – claridad

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

2.2.12.2 Percepción visual del color

Según Carvalho (2002) los atributos del color están directamente afectados por varios factores, como pueden ser la distancia entre el observador y el objeto, el tipo de fuente luminosa, el entorno o la capacidad de percepción de cada persona.

El color es una interpretación, realizada por el cerebro, de percepciones procedentes del ojo. Esta interpretación, es muy posible que sea diferente para diferentes personas, teniendo en cuenta las variaciones físicas, fisiológicas y psicológicas. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 58. Una fuente, un objeto, dos observadores. Cada uno ve “en su cabeza” a su manera

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

Por lo tanto, para percibir el color, la fuente luminosa, el objeto y el observador deben estar presentes. Por consiguiente, estos tres parámetros forman el denominado trinomio. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 59. Los 3 elementos del trinomio: fuente – objeto - observador

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

2.2.12.3 La luz – la fuente luminosa

 El espectro visible: el espectro visible cubre una parte muy pequeña del espectro total de las radiaciones electromagnéticas. Se considera generalmente que el espectro visible contiene radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda de entre 380 y 780 nm (1nm = 10^-9 m).Así, las nociones de color y de tono están directamente relacionadas con la longitud de onda. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 60. Espectro visible por el ojo humano (longitud de ondas – nm)

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

 Las fuentes de luz: la primera fuente luminosa natural es el sol. Bajo esta luz, se observa, la mayoría de las veces, los colores de forma natural. Sin embargo, la luz solar está influenciada por la latitud, la estación del año, las condiciones meteorológicas, la contaminación atmosférica, la hora del día, etc. Es por esto que la llamada fuente de “luz de día” ha debido normalizarse para que las mediciones colorimétricas sean reproducibles y constantes. (Alain Chrisment, c. 2004)

 Los iluminantes: es la normalización de la emisión energética de luz en función de la longitud de onda. Su definición se estableció a partir de las características de distribución espectral de energía luminosa próximas a las fuentes de luz natural. Los principales iluminantes estandarizados por la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE) son A, D65. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 61. Distribución de energía espectral del iluminante D65 – luz del día

Fuente: (Daniel Akin, 2021)

2.2.12.4 El objeto – la materia

 Interacción de la luz con la materia: el comportamiento de la luz que incide sobre los materiales, está influido por un gran número de características químicas y físicas.

La materia tiene únicamente la propiedad de reflejar más o menos determinadas radiaciones electromagnéticas a las cuales el ojo humano es sensible.

 Atributos cromáticos de la materia: la absorción selectiva de las radiaciones de determinadas longitudes de onda determina el color de los objetos. Por ejemplo, los objetos amarillos presentan la característica de absorber la luz azul. Asimismo, los objetos rojos absorben la luz azul, verde y amarillo. En términos de física el color se mide y se representa por su curva espectrofotométrica, siendo esta el trazado representativo de la parte reflejada o transmitida de la energía incidente en función de la longitud de onda, en lo que refiere al espectro visible de 400 a 700 nm.

En el ejemplo siguiente se muestra la curva espectral de la bola de billar roja. Esta curva espectral es característica del material y del color de la bola de billar: representa

“la imprenta de ese color”. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 62. Curva espectral de la bola roja

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

2.2.12.5 El ojo – el observador

 La visión de los colores: “desde 1801, Thomas Young sugiere la teoría de la trivarianza visual, según la cual nuestro sistema de percepción visual de los colores se basa en tres tipos de receptores (azul, verde y rojo)” (p. 10).

 El ojo: la retina contiene los órganos receptores de la visión, que son los conos y los bastones. Los conos son responsables de la visión diurna y son fundamentalmente sensibles a la percepción de los colores, mientras que los bastones son responsables de la visión nocturna y son principalmente sensibles a los cambios de claridad. La distribución es de aproximadamente unos 7 millones de conos y 120 millones de bastones. “Hay tres clases de conos (azules, verdes y rojos) cuyas máximas sensibilidades se sitúan, respectivamente a 477, 540 y 577 nm” (Alain Chrisment, c.

2004, p. 11)

Figura 63. Esquema del ojo humano y los componentes que influyen a la visión a color

Fuente: (Daniel Akin, 2021)

2.2.12.6 La colorimetría – El sistema CIE 1931

Según Alain Chrisment (c. 2004) “la base científica de la medición del color se basa en la existencia de tres distintos grupos de señales procedentes de un observador humano” (p.12). Dado que la percepción del color depende de la activación de los tres tipos de células nerviosas (conos), se deduce que el color visible se puede determinar en función de tres números llamados valores triestímulos (X, Y y Z).

 Observador patrón CIE: de acuerdo con la teoría tricromática de la visión de los colores, un observador puede igualar un estímulo cromático dado mediante la mezcla aditiva de tres primarios. El observador estándar de la CIE es un observador ficticio.

Es el resultado de experiencias en las que a muchos observadores reales se les pidió que igualaran una luz monocromática dada por medio de las mezclas de tres luces primarias. Este observador no es más que una tabla en la que se muestran las cantidades de cada primario que debe utilizar un observador medio para obtener cada una de las longitudes de onda del espectro visible.

Figura 64. Experimento de síntesis aditiva de luces

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

El observador patrón CIE: a partir de las funciones tricromáticas reales r, g, b, se han desarrollado transformaciones matemáticas, eligiendo tres nuevos primarios patrón x, y, z que permiten la identificación de un estímulo de color a partir de tres números. El observador patrón CIE 1931 se basa en una prueba que utiliza un ángulo sólido de observación de 2° para determinar la respuesta promedio del observador humano. En 1960, la CIE propuso un observador patrón suplementario bajo un ángulo sólido de 10°. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 65. Funciones colorimétricas 𝑥,̅ 𝑦̅, 𝑧̅ del observador patrón 2° y 10°

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

 Cálculos colorimétricos X, Y, Z del sistema CIE 1931: la utilización de las funciones colorimétricas 𝑥,̅ 𝑦̅, 𝑧̅ del observador patrón convierte una curva espectral en tres números denominados valores triestímulo XYZ, que constituyen la identificación del color de un objeto o de una fuente de luz en función de tres valores numéricos. (Alain Chrisment, c. 2004)

Donde:

E = energía de la fuente (iluminante) R= Factor de reflectancia del objeto

𝑥,̅ 𝑦̅, 𝑧̅ = Función colorimétrica del observador patrón

Figura 66. Principio de cálculo de los valores triestímulos XYZ

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 67. Valores triestímulos XYZ de la bola de billar para D65/2°

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)

 El diagrama de cromaticidad CIE 1931: según Alain Chrisment, (c. 2004) “la CIE recomendó un diagrama de cromaticidad para identificar los aspectos cromáticos con independencia de la claridad” (p. 16). Por eso propuso la utilización de las coordenadas cromáticas x, y, z y recomendó el uso de x e y para precisar la cromaticidad del color. El diagrama de cromaticidad utiliza los valores x e y como ejes. Las coordenadas cromáticas están definidas como el monto de cada uno de los tres estímulos primarios, expresados como fracción del total. Matemáticamente resulta:

Figura 68. Diagrama de cromaticidad CIE 1931

Fuente: (MTC, 2018)

En este diagrama, las coordenadas cromáticas de los colores puros del espectro visible forman una curva en forma de “herradura de caballo” (o spectrum locus).

Dentro de este diagrama se pueden representar todos los colores y cada punto tiene una cromaticidad diferente. En la parte superior se hallan los verdes y los azules;

violetas en la parte inferior izquierda y rojos en la parte inferior derecha. El iluminante D65 cerca del centro. Una de las formas identificar y definir fácilmente un color en el diagrama CIE, fuera de las coordenadas cromáticas xy, es determinar la longitud de onda dominante y la pureza colorimétrica. (Alain Chrisment, c. 2004)

2.2.12.7 La instrumentación científica de medición del color

Según Alain Chrisment (c. 2004) dos tipos de aparatos, los colorímetros triestímulos y los espectrofotómetros, son utilizados para la medición del color:

 Los colorímetros triestímulos: los colorímetros triestímulos proporcionan los datos numéricos que representan el valor absoluto y la diferencia de color entre una muestra de referencia y una muestra para controlar. Se emplean principalmente en el control de calidad. Tiene desventajas en comparación con los espectrofotómetros. (Alain Chrisment, c. 2004)

 Los espectrofotómetros: los espectrofotómetros analizan, longitud de onda por longitud de onda, la energía luminosa reflejada o transmitida por una muestra. Miden tanto en reflexión como en transmisión, las características fotométricas de la materia en el espectro visible y determinan las curvas espectrales de las muestras. A partir de la distribución espectral energética de una o varios iluminantes (A, C, D65, F), respuestas tricromáticas de los observadores patrón (2° o 10°) y la curva espectral de la muestra, los espectrofotómetros calculan los valores triestímulos para cualquier iluminante u observador. (Alain Chrisment, c. 2004)

 Geometría de medición: define los ángulos de iluminación de la muestra y de observación del aparato de medición. Los aparatos de geometría 45°/0° (0°/45°) iluminan la muestra bajo un ángulo de 45°, midiendo perpendicularmente a la superficie (al inverso que para el 0°/45°). Se observa el objeto en condiciones similares a la observación natural de los colores y los objetos por el hombre. (Alain Chrisment, c. 2004)

Figura 69. Geometría de medición 45°/0°

Fuente: (Alain Chrisment, c. 2004)