Sistemas Optpelectrónicos: Teoría del Color

Sistemas Optpelectrónicos:
Teoría del Color
Octubre 2012
Julio Gutiérrez Ríos
Círculo Cromático
Nos permite observar
la organización básica
y la interrelación
entre los colores
Verde
Amarillo
Naranja
Tonos Secundarios
Azul
Tonos Primarios
Rojo
Amarillo Verdoso
Amarillo Naranja
Violeta
Tonos Terciarios
Azul Verdoso
Rojo Anaranjado
Azul Violáceo
Rojo Violáceo
Juegos de colores primarios
Los tonos secundarios se obtienen al mezclar partes iguales de dos primarios.
Los tonos terciarios se consiguen al mezclar partes iguales de un tono primario y de un secundario
adyacente.
Los primarios son colores que se consideran absolutos y que no pueden crearse mediante la mezcla
de otros colores.
Sin embargo, mezclar los primarios en diversas combinaciones crea un número infinito de colores.
Dependiendo de qué ámbito, podemos encontrar tres juegos de colores primarios:
1.
Los artistas y diseñadores parten de un juego formado por el rojo, el amarillo y el azul.
Mezclando pigmentos de éstos colores pueden obtenerse todos los demás tonos.
2.
El segundo juego de primarios es el del rojo, verde y el azul (RGB), conocidos como primarios
aditivos. Son los primarios de la luz y se utilizan en el campo de la ciencia o en la formación de
imágenesde monitores. Si se mezclan en distintos tantos por ciento, forman otros colores y si lo
hacen en cantidades iguales producen la luz blanca.
3.
El tercer juego se compone de magenta, amarillo y cyan (MYC). Se tratan de los primarios
sustractivos y son los empleados por los impresores. En imprenta, la separación de colores se
realiza utilizando filtros para restar luz de los primarios aditivos, con lo que se obtienen los
colores de impresión por proceso sustractivo.
El tono: Es el matiz del color, es decir el color en sí mismo
Círculo Cromático
Amarillo
Amarillo Verdoso
Amarillo Naranja
Verde
Naranja
Azuo Verdoso
Rojo Anaranjado
Rojo
Azul
Azul Violáceo
Rojo Violáceo
Violeta
El color luz: los bastones y conos de la retina están organizados en grupos de tres elementos sensibles, cada uno de ellos destinado
a cada color primario del espectro: azul, verde y rojo, del mismo modo que una pantalla de televisión en color.
Este proceso de formación de colores a partir del trío básico azul, verde y rojo, es lo que se conoce como síntesis aditiva, y en ella
cada nuevo color secundario o terciario se obtiene por la adición de las partes correspondientes de los tres fundamentales, siendo
cada una de las sumas de color siempre más luminosas que sus partes, con lo que se explica el que la mezcla de los tres permita la
obtención del blanco, que es por definición, el color más luminoso. En este caso de lo que estamos hablando es del color luz.
Sintetizando: Bastan tres colores (rojo, verde y azul) para obtener todos los demás mediante superposiciones. Estos tres colores se
denominan primarios, y la obtención del resto de los colores mediante la superposición de los tres primeros se denomina síntesis
aditiva. Con este proceso se obtienen los colores secundarios: magenta (azul + rojo), cyan (verde + azul) y amarillo (verde + rojo).
El color pigmento: Por otra parte, cuando manejamos colores de forma habitual no utilizamos luces, sino tintas, lápices,
rotuladores... en este caso lo que estamos hablando es del color pigmento. Cuando hablamos del color pigmento hablamos de
síntesis sustractiva, es decir, de pigmentos que aplicamos sobre las superficies para sustraer a la luz blanca parte de su composición
espectral.
Todas las cosas (menos los medios transparentes) poseen unas moléculas llamadas pigmentos, que tienen la facultad de absorber
determinadas ondas del espectro y reflejar otras.
Sintetizando: Este proceso se denomina síntesis sustractiva, y es más fácil prever el color resultante (el azul + el amarillo originan el
verde, el rojo + el amarillo originan el naranja).
RGB - Aditivo
La mezcla de colores luz,
normalmente rojo, verde y azul
(RGB, iniciales en inglés de los
colores primarios), se realiza
utilizando el sistema de color
aditivo, también referido como el
modelo RGB o el espacio de color
RGB. Todos los colores posibles
que pueden ser creados por la
mezcla de estas tres luces de color
son aludidos como el espectro de
color de estas luces en concreto.
Cuando ningún color luz está
presente, uno percibe el negro. Los
colores luz tienen aplicación en los
monitores de un ordenador,
televisores, proyectores de vídeo y
todos aquellos sistemas que
utilizan
combinaciones
de
materiales que fosforecen en el
rojo, verde y azul.
Se debe tener en cuenta que sólo
con unos colores "primarios“
ficticios se puede llegar a conseguir
todos los colores posibles. Estos
primarios son conceptos
idealizados utilizados en modelos
de color matemáticos que no
representan las sensaciones de
color reales o incluso los impulsos
nerviosos reales o procesos
cerebrales. En otras palabras,
todos los colores "primarios"
perfectos son completamente
imaginarios, lo que implica que
todos los colores primarios que se
utilizan en las mezclas son
incompletos o imperfectos.
Mezcla aditiva
MYC - Sustractivo
En la impresión en color, las tintas
que se usan principalmente son cian,
magenta y amarillo. Cian es el
opuesto al rojo, lo que significa que
actúa como un filtro que absorbe
dicho color (-R +G +B). La cantidad de
cian aplicada a un papel controlará
cuanto rojo mostrará. Magenta es el
opuesto al verde (+R -G +B) y
amarillo el opuesto al azul (+R +G -B).
Con este conocimiento se puede
afirmar que hay infinitas
combinaciones posibles de colores.
Así es como las reproducciones de
ilustraciones son producidas en
masa, aunque por varias razones
también suele usarse una tinta negra
(ver limitaciones). Esta mezcla de
cian, magenta, amarillo y negro se le
llama normalmente modelo de color
CMYK o simplemente, CMYK. CMYK
es, por lo tanto, un ejemplo de
espacio de colores sustractivos, o
una gama entera de espacios de
color, ya que las tintas pueden variar
y el efecto de las tintas depende del
tipo de papel empleado.
Mezcla sustractiva
Tono, Brillo y Saturación
El tono: Es el matiz del color, es decir el color en sí mismo, supone su cualidad cromática, es -simplemente- un sinónimo de color. Es la
cualidad que define la mezcla de un color con blanco y negro.
Está relacionado con la longitud de onda de su radiación. Según su tonalidad se puede decir que un color es rojo, amarillo, verde... Aquí
podemos hacer una división entre:
· tonos cálidos (rojo, amarill o y anaranjados). Aquellos que asociamos con la luz solar, el fuego...
· y tonos fríos (azul y verde). Los colores fríos son aquellos que asociamos con el agua, la luz de la luna ...
Los términos "cálido" y "frío" se utilizan para calificar a aquellos tonos que connotan dichas cualidades; estos términos se designan por lo que
denominamos "temperatura de color". Las diferencias entre los colores cálidos y los fríos pueden ser muy sutiles. Por ejemplo, el papel blanco
puede parecer más cálido o más frío por una leve presencia de rojo o azul. Lo mismo ocurre con el gris y el negro.
La brillantez: Tiene que ver con la intensidad o el nivel de energía. Es la luminosidad de un color (la capacidad de reflejar el blanco), es decir,
el brillo. Alude a la claridad u oscuridad de un tono. Es una condición variable, que puede alterar fundamentalmente la apariencia de un color.
La luminosidad puede variar añadiendo negro o blanco a un tono.
En general, con los tonos puros que tienen un valor más luminoso (amarillo, naranja, verde) se consiguen las mejores variantes claras, mientras
que los tonos puros que tienen normalmente un valor normalmente menos luminoso (rojo, azul, violeta) ofrecen las mejores variantes oscuras.
La saturación: Está relacionada con la pureza cromática o falta de dilución con el blanco o el negro.
Constituye la pureza del color respecto al gris, y depende de la cantidad de blanco presente. Cuanto más saturado está un color, más puro es y
menos mezcla de gris posee.
Azul + Blanco
Azul + Negro
Azul saturado
Respuesta espectral normalizada de los conos de la retina, tipos S, M y L
Espacio CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) del color
Valores triestímulo para un
color con una distribución
espectral de intensidad I(λ)
X =∫
780
380
Y =∫
780
Z =∫
780
380
Respuesta cromática de un observador medio (estándar CIE)
380
I ( λ )·x ( λ )·d λ
I ( λ )·y ( λ )·d λ
I ( λ )·z ( λ )·d λ
Puesto que el ojo humano
dispone de tres tipos de
sensores de color (S, M y L),
una representación completa
de todos los colores visibles
sería tridimiensional. Sin
embargo, el concepto de
color se puede dividir en dos
partes:
luminancia
y
cromaticidad. Por ejemplo, el
gris se puede considerar
como un blanco con menor
brillo.
El espacio CIE XYZ fue
diseñado para que Y fuera la
luminancia. Por tanto, la
cromaticidad de un color
puede quedar especificado
por sólo dos parámetros, x e
y que son función de los tres
valores triestímulo XYZ:
X
X +Y + Z
Y
y=
X +Y + Z
Z
z=
=1 − x − y
X +Y + Z
x=
x
y
(1 − x − y )
Z =Y
y
X = Y·
Diagrama de cromaticidad
Diagrama de cromaticidad
El diagrama cromático permite
definir el rango de colores generados
a partir de la suma de dos o tres
colores (gamut).
El segmento que une dos puntos del
diagrama representa todos los
colores que se pueden generar a
partir de la suma de los colores de los
B
extremos, variando las cantidades
relativas de los colores sumados.
Esto permite determinar la longitud
de onda dominante y la pureza de la
A
excitación de cualquier color: el color
A es una mezcla del iluminante C y de
una luz pura B; así B define la
longitud de onda dominante.
La relación AC/BC es la pureza de la
excitación de A.
El diagrama no es una paleta de
colores completa ya que no contiene
información
marrón).
de
luminancia
(ej.
D
C
F
Los colores complementarios son
aquellos que pueden ser mezclados
para producir luz blanca (ej. D y E)
Los colores no espectrales no pueden
ser definidos a partir de una longitud
de onda dominante (ej. F); son los
púrpuras y magentas del borde
inferior del diagrama.
G
E
Triángulo RGB
El triángulo formado por tres puntos
del diagrama representa todos los
colores que se pueden generar a
partir de los colores del extremo del
G
triángulo.
La forma del diagrama muestra por
qué no es posible obtener todos los
colores visibles sumando rojo, verde
y azul (ninguna combinación de tres
colores cubre toda las superficie).
R
B
sRGB
Conversión CIE xyY o XYZ a sRGB
 R   3.2406 − 1.5372 − 0.4986  X 
G  = − 0.9689 1.8758
0.0415 ·Y 
  
 B   0.0557 − 0.2040 1.0570   Z 
x
X = Y·
y
(1 − x − y )
Z =Y
y
Conversión sRGB a CIE xyY o XYZ
 X  0.4124 0.3576 0.1805  R 
Y  = 0.2126 0.7152 0.0722·G 
 
  
 Z  0.0193 0.1192 0.9505  B 
X
X +Y + Z
Y
y=
X +Y + Z
Z
z=
=1 − x − y
X +Y + Z
x=
Situación del espacio de
color RGB estándar sobre el
diagrama de cromaticidad.
Curva de temperaturas de
color correspondientes al
cuerpo negro
HSL – Cilindro de representación
HSL
H=60º
H=180º
H=0º
HSL
H=60º
H=180º
H=0º
Conversión RGB a HSL
R, G y B
Normalizados en [0, 1]
M = max( R, G, B)
m = min( R, G, B )
= M −m
C
si C = 0
Indefinido
G − B

si M =
R
+ 6 mod 6
 C
H ' = B − R
si M =
G
 C +2

 R −G + 4
B
si M =
 C
=
H 60º × H '
=
L
1
2
( M + m)
si C = 0
0

S =
C
si C ≠ 0
1 + 2 L − 1
