Conoce algunos de los datos más interesantes sobre la colorimetría. Texto: Ramon Sendra En el número anterior vimos cómo podíamos representar todos los colores naturales mezclando, convenientemente, los tres colores primarios: rojo, verde y azul. En el siglo XIX, el matemático Hermann Grassmann desarrolló las cuatro leyes sobre tricomía que, junto al sistema Munsell que lleva el nombre de su creador, Albert H. Munsell (pintor y profesor de arte), y el sistema Ostwald, dieron lugar al sistema CIE (Comission Internationale de l’Eclairge), auténtico referente a día de hoy para la representación esquemática del color.
En el artículo siguiente vamos a explicar los sistemas que dieron lugar al diagrama CIE y a repasar el significado de este triángulo.
Como sabemos, es posible obtener cualquier color mezclando tres fuentes de luz primaria, que ya explicamos que eran el rojo, el verde y el azul. Grassmann fue uno de los primeros en demostrar esta teoría, de quien recupero tres leyes que nos interesan para nuestro propósito. La primera ley dice: dos radiaciones cromáticamente equivalentes a una tercera son equivalentes entre sí. La segunda ley: si sobre el ojo actúan varias radiaciones simultáneamente, es posible sustituir una o varias de éstas por radiaciones cromáticas equivalentes. Y la tercera: si dos áreas visuales producen la misma sensación de color, ésta no cambia si en ambas se disminuye la luminosidad o el brillo, sin cambiar el matiz ni la saturación.
En el número anterior afirmábamos que con la mezcla de los tres primarios a un mismo nivel de intensidad conseguíamos el color blanco. Grassmann demostró que, en realidad, esto no es del todo cierto. Imaginad que tenemos tres proyectores de luz regulables, filtrados en rojo, verde y azul. El objetivo es generar un color blanco proyectado idéntico al blanco “puro” (el Sol). Después de conseguir tal concordancia cromática, una y otra vez, Grassmann establece que para el blanco absoluto necesitamos un 30 % de color rojo, un 59 % de color verde y un 11 % de color azul (W = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B). Esta sencilla fórmula todavía hoy nos atrae, sobre todo cuando hablamos de la posibilidad de almacenar y enviar señales de vídeo en color. En nuestro próximo número volveremos a utilizarla.
Munsell y Ostwald van algo más lejos al intentar identificar los colores numéricamente. Es evidente que esto es necesario porque un color puede ser percibido de una manera u otra en función de la luz principal (no todos los blancos son blancos). Empezó Albert H. Munsell que utilizó tres características del color: matiz, croma o intensidad y valor (muy aproximados a los aspectos psicofísicos de matiz, saturación y brillo). Los matices se disponen en orden espectral alrededor de un círculo, cuyo eje es una escala de diez valores de brillo, desde el 0 para el negro en la base hasta 9 para el blanco en la parte superior. La saturación varía a lo largo del radio, desde mínima en el eje, hasta máxima en el perímetro. Todas las muestras de una misma página (ver imagen superior) tienen el mismo matiz, pero varían su saturación de izquierda a derecha y su brillo de arriba a abajo.
Ostwald ofreció un sistema muy similar pero que evitaba las deficiencias de los colores impresos, algo que el sistema Munsell no consiguió. Así, en vez de utilizar las variantes psicofísicas de Munsell, Ostwald optó por las físicas del color: longitud de onda, purerza y luminosidad.
CIE XYZ: EL TRIÁNGULO
INTERNACIONAL
Utilizando el conocido sistema CIE (CIE 1931 XYZ) es posible describir un color en términos matemáticos y representar la longitud de onda dominante (relacionada con el matiz) y la pureza o saturación de una muestra, es decir, del valor de crominancia. Habrá quien piense que, como así es, falta el valor de luminosidad (o brillo), pero como este sistema se ideó para entornos profesionales de televisión resulta prescindible en cuanto separamos la señal de luminancia de la de crominancia en vídeo. Así, todos los colores (incluso los no espectrales) se pueden representar mediante las coordenadas X e Y de la CIE y una tercera cifra que determine el brillo.
Las características de esta CIE son bastante relevantes. Todos los colores del espectro (puros) están representados con su correspondiente longitud de onda a lo largo de la curva exterior (desde los 380 nm en la parte izquierda inferior, hasta los 780 nm al final del arco en la parte derecha). En la recta que sirve de base de este triángulo encontramos los colores púrpuras. Todos los puntos fuera de la curva y la recta son colores no saturados (es decir, la mezcla de un color saturado con algo de blanco). En los valores x = 0,33 e y = 0,33 encontramos el centro del triángulo, y es ahí donde está el blanco más puro (o blanco equienergético).
En la imagen de la derecha podemos percibir un triángulo dentro del diagrama que correspondería a la cantidad de colores que un televisor puede mostrar. Fíjense que el área total es mucho menos que el 50 % de los colores que podemos representar sobre el papel. El triángulo gris identifica el margen de colores con el que los estándares de televisión trabajan. Ahí podemos ver que sólo el rojo es un color totalmente puro (es decir, el verde y azul que se utilizan tienen cierto componente de blanco).
De ambas representaciones podemos ver que no sólo el estándar RGB no cubre todo el espectro de colores posible sino que, además, muchas veces los visualizadores no respetan a la perfección el área correspondiente al estándar de televisión.
La curva negra discontinua representa los colores emitidos por un cuerpo negro ideal cuando es calentado. Si se calienta, gana temperatura, por lo que el valor se especifica en grados, en este caso Kelvin (K), que es la unidad de temperatura del sistema internacional. Ese cuerpo negro totalmente frío
(0 K = 273,15 ºC) no radia luz. A medida que lo vamos calentando, el cuerpo convierte el calor en luz. Si buscamos esta luz en la CIE seguirá el recorrido de la curva negra discontinua. Normalmente, nuestros ojos percibirán todo el recorrido como si de luz blanca se tratase, aunque si comparamos dos temperaturas diferentes podremos apreciar evidentes diferencias.
El Sol tiene una temperatura media de 6.500 K, que es justamente el valor de blanco deseado para la calibración en los proyectores, el D65. Pero en realidad, la temperatura del Sol varía a lo largo del día. Una lámpara incandescente tiene una temperatura mucho menor, alrededor de los 2.800 K.
CAPTANDO EL COLOR
Ahora toca el turno de ver cómo una cámara de televisión convierte una imagen en una señal eléctrica. Ésta es manipulable, pero esencial para cualquier propósito. Si nos saltamos la parte óptica de la cámara (enfoque y zoom) lo primero que encontraremos es un prisma o un espejo dicroico que, a raíz del descubrimiento de Newton, separará la imagen captada en tres imágenes diferentes: una en color rojo, otra en verde, otra en azul. Estas imágenes llegarán a cada uno de los tres sensores de la cámara, antes eran de tubo, ahora CCD (Charge-coupled device). Cada uno de ellos convertirá las imágenes en señales eléctricas que harán referencia a la intensidad del color, que llamaremos brillo.
Con anterioridad, a mediados de los 50, el Comité Federal de Comunicacio-nes de los Estados Unidos de Norteamérica encargó a un grupo de expertos la creación de un sistema de televisión en color, ya que hasta entonces sólo existía la televisión en blanco y negro (se “saltaba” el futuro espejo dicroico o prisma y se registraba el brillo de toda la imagen). Este comité impuso dos premisas básicas: que la señal de color debía poder ser vista en los entonces actuales televisores en blanco y negro (y que las emisiones en blanco y negro pudieran ser vistas en los televisores a color); y que el ancho de banda del nuevo sistema no debía ocupar más que el del viejo en blanco y negro.
De esta manera se consiguió que a la vieja señal en blanco y negro se le pudiera sumar una señal de color y que se cumpliesen ambas premisas anteriores. De hecho, las cámaras actuales captan tres imágenes independientes en contenido, pero dependientes en el plano temporal que representa cada una de las señales RGB.
Al principio de este artículo hemos visto que Grassmann había descubierto que la luz blanca, mediante su análisis espectral, no presentaba las mismas proporciones de los tres colores primarios, sino una mayor parte de verde, una menor de rojo y otra más pequeña de azul. Esa sencilla fórmula matemática todavía está en uso hoy, ya que la señal de luminancia (brillo), que abreviamos Y, se obtiene de la suma de 30 partes de rojo, más 59 de verde y 11 de azul. Así, todas las cámaras de televisión en color son, a la vez, cámaras en blanco y negro.
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