2.2. La apariencia del color

El estudio de la apariencia del color encontró su primera aportación en el descubrimiento de Newton sobre la composición espectral de la luz. Cuando hizo pasar un rayo de luz solar a través de un prisma, Newton observó la aparición de un arco iris mostrando los colores del espectro luminoso. Estos colores eran fundamentales, ya que haciendo pasar un rayo de cada color por un segundo prisma, el color no volvía a descomponerse produciendo la aparición de un segundo arco iris.

Hoy sabemos que la luz puede ser descrita en términos de:

  • Onda: útil para comprender su composición espectral y los aspectos cualitativos del color.
  • Corpúsculo: apropiado para referirse a la cantidad de luz asociada a los colores.

La cantidad de luz y su medida

Las medidas de la cantidad de luz dimanan de una concepción corpuscular de la luz. La luz está compuesta por cuantos de energía llamados fotones, que constituyen la unidad de medida de la cantidad de luz. La medición de la cantidad de luz puede hacerse desde dos perspectivas diferentes:

  • Radiometría: considera la luz como cualquier otro tipo de energía, sin hacer referencia al uso que puede hacerse de ella.
  • Fotometría: toma en consideración la cantidad de luz que es visualmente efectiva, es decir la cantidad de luz que se puede percibir.
    • Iluminancia (E): es la cantidad de luz visualmente efectiva que incide sobre una superficie (la cantidad de luz procedente de un rayo de luz que incide sobre una mesa) Su valor depende de dos factores: la distancia entre la superficie iluminada y la fuente de iluminación, siendo menos cuanto mayor es la distancia, y del ángulo de desviación de la perpendicular. La cantidad de iluminancia es menor cuanto mayor es dicho ángulo. La unidad de medida es el lux.
    • Luminancia (L): es la cantidad de luz reflejada efectiva emitida por una fuente de luz extensa (cantidad de luz reflejada por una mesa) Su unidad de medida es la candela por metro cuadrado (cd x m2). La cantidad de luz recibida que una superficie emite viene dada por el cociente entre la luminancia y la iluminancia, y se denomina reflectancia.

El espectro electromagnético

El espectro electromagnético ordena los distintos tipos de energía en función de la longitud de onda que caracteriza a cada una de ellas.

Sólo una pequeña parte del espectro electromagnético (400 y 700nm 2 ), tiene interés puesto que esa franja de longitudes de onda tiene efectividad visual y constituye el espectro visible.

El diferente grado de refractación de las distintas longitudes de onda permite observar los componentes del espectro luminoso cuando se hace pasar un rayo de luz solar a través de un prisma. Las longitudes de ondas cortas, que son más fuertemente refractadas, presentan una apariencia cuando se las ve sobre fondo oscuro:

  • violeta (400nm)
  • azulada (480)

Mientras que las longitudes de onda más largas tienen apariencia cuando son vistas sobre fondo oscuro:

  • anaranjada (610nm)
  • roja (700nm)

Otros colores ocupan posiciones intermedias en el espectro visible:

  • Verde (540nm)
  • Amarillo (580nm)

La distribución espectral de una luz es la función que describe la cantidad de luz que contiene en cada una de las longitudes de onda. La luz solar contiene una cantidad aprox igual en todas las longitudes de onda aunque tanto al salir como al ponerse el sol predomina la presencia de las longitudes de onda larga.

La distribución espectral de las fuentes de iluminación es un factor determinante de la estimulación en la percepción color.

La codificación del color

El color no es una propiedad de la luz. El color es una sensación consciente resultante de la interacción de nuestros sentidos con la estimulación luminosa y por ello constituye un importante capítulo de la ps de la percepción.

La longitud de onda es el parámetro estimular preferentemente relacionado con la sensación de color.

Al conjunto de procesos que completan esa cadena causal podemos llamarlos procesos de codificación del color ya que son los encargados de transformar un código físico, expresado en longitud de onda, en un código psicológico, expresado en experiencias conscientes de color.

Las estrategias científicas utilizadas para estudiar la codificación del color son de dos tipos:

  • Psicofísicas: estudian la relación entre la manipulación de las características del estímulo luminoso y la experiencia de color. Se interesa preferentemente por describir y medir adecuadamente la experiencia sensorial y por relacionar las características de esa experiencia con los parámetros de la estimulación.
  • Fisiológicas: estudian la relación tanto de las características estimulares como de la experiencia sensorial con los distintos componentes del sistema visual. Se interesa preferentemente por identificar esos componentes y determinar su relación con los parámetros estimulares y con la experiencia de color.

Actualmente los dos tipos de estrategias son utilizados de forma conjunta y complementaria.

Los atributos del color

La forma en que los colores aparecen en nuestra experiencia consciente puede describirse por referencia a tres atributos básicos: matiz, saturación y brillo/claridad.

Son atributos psicológicos que hacen referencia a nuestra experiencia consciente:

  • Matiz: hace referencia a la cualidad que diferencia un color de otro. Es el aspecto cualitativo que nos permite clasificarlo con términos como rojo, verde o azul. En el espectro luminoso existe una alta correlación entre longitud de onda y matiz. Estos colores forman parte del grupo de colores espectrales. Sin embargo no debe confundirse el matiz con la longitud de onda. Hay colores que no están relacionados con una longitud de onda determinada (colores no espectrales). Estos colores sólo pueden obtenerse mediante la mezcla de dos o más luces monocromáticas. A los colores tanto espectrales como no espectrales se les denomina cromáticos. Otros colores, como son el blanco, gris y negro se comprenden mejor en relación con la dimensión de claridad que con el matiz (acromáticos). El matiz hace referencia a los aspectos cualitativamente diferentes de la experiencia de color que tienen relación con diferencias de longitudes de onda.
  • Saturación: hace referencia a la pureza cromática que presenta el color. Se define como el atributo de una sensación visual que permite hacer un juicio sobre el grado en que un estímulo cromático difiere de un acromático independientemente de su brillo. El estímulo acromático de referencia suele ser el blanco, por ello también suele definirse como el grado de mezcla con blanco que presenta un estímulo cromático.
  • Brillo: es el atributo de la sensación visual por el que un estímulo visual aparece más o menos intenso. Hace referencia a la mayor o menor cantidad de luz que un estímulo visual parece emitir y está preferentemente relacionado con la luminancia por lo que a veces es definido como luminancia percibida. Cuando un estímulo varía en brillo, oscila entre valores que van de brillante a tenue. El brillo está asociado a estímulos que emiten luz.
  • Claridad: es un atributo asociado a la percepción de estímulos que reflejan luz. Está relacionada con la reflectancia más que con la luminancia, por lo que a veces se define como reflectancia percibida. Todas las superficies coloreadas tienen algún grado de claridad, oscilando ente valores que van de clara a oscura, pero estos cambios de claridad aparecen de forma más patente en las superficies acromáticas. Por ello, es útil asociar la claridad con la dimensión blanco-gris-negro y utilizar los términos claro y oscuro. Es mejor utilizar el término brillo para referirse a los cambios de intensidad de fuentes que emiten luz y utilizar el término claridad cuando se trata de superficies que reflejan luz.

Sistemas de ordenación de los colores

La codificación de la longitud de onda

El primer paso en la codificación de la longitud de onda tiene lugar en el nivel de los receptores.

Nivel de los receptores: existen dos clases de receptores visuales, bastoncillos y conos.

− Sistema de visión escotópica : depende de los bastoncillos. Es un sistema adaptado a las situaciones de bajo nivel de iluminación. Los bastoncillos son muy sensibles a la luz y no difieren entre sí en su respuesta a la longitud de onda. La sensibilidad de los bastoncillos no es la misma para cada una de las longitudes de onda.

El estudio psicofísico de la respuesta del sistema de visión escotópica a la longitud de onda de una luz se realiza mediante un experimento de igualación escotópica (se presenta un campo visual dividido en dos mitades, una mitad es la luz primaria que puede tener una distribución espectral fija y la otra mitad tienen una luz primaria, que tiene una distribución espectral fija y sólo puede variar en intensidad. La tarea del observador es manipular la intensidad de la luz primaria hasta que consigue igualarla a la luz de prueba. La distribución espectral relativa de la luz sólo es sensible a la cantidad de luz)

El sistema es poco sensible a las longitudes de ondas extremas y sensibles a las longitudes de onda en torno a los 510nm.

− Sistema de visión fotópica : depende de os conos. Es un sistema adaptado a situaciones de alta iluminación y está directamente relacionado con la codificación diferencial de la longitud de onda. El estudio psicofísico de la respuesta de visión fotópica a la longitud de onda de una luz se realiza mediante un experimento de igualación del color (el campo visual dividido en dos mitades contiene una luz de prueba que puede tener cualquier distribución espectral y la tarea del observador consiste en manipular la intensidad de tres luces primarias hasta conseguir que los dos lados del campos visual sean indistinguibles. La distribución espectral de las tres luces primarias permanece constante y el observador sólo puede modificar la cantidad de luz primaria. El resultado es que en condiciones de alta iluminación (condiciones fotópicas) los observadores pueden igualar todas las luces de prueba mediante la manipulación de las cantidades de luz de las tres luces primarias.

Las dos partes del campo visual no tienen la misma distribución espectral por lo que al color resultante de la mezcla de las tres luces primarias se le da el nombre del metámero).

El conjunto de luces primarias que se pueden utilizar en un experimento de igualación de color debe cumplir una condición: ninguno de los colores primarios puede obtenerse por la mezcla de los otros dos.

Rojo (R), verde (G) y azul (B).

Las cantidades de R[r(λ)], G[g(λ)] y B[b(λ)]necesarias para igualar los colores de prueba correspondientes al espectro visible. Estas cantidades se denominan valores triestímulo y están expresadas en unidades tricromáticas.

La igualación de cualquier color puede lograrse mediante la manipulación de tres luces primarias lo que permite establecer un sistema descriptivo basado en tres luces primarias que incluya todos los colores.

La ecuación del color es la expresión que determina la cantidad de cada luz primaria que es necesaria para lograr la igualación del color (E) correspondiente a una determinada longitud de onda (λ).

La mezcla de luces puede expresarse en términos de una ecuación lineal porque cumple las propiedades de:

  • Homogeneidad: supone que una igualación persiste si ambos términos de la ecuación se multiplican por una constante.
  • Superposición: supone que si a ambos lados de la ecuación se suma una constante, la igualación persiste. Esta propiedad suele conocerse con el nombre de ley aditiva de Grassmann.

El diagrama de cromaticidad

En toda mezcla de luces, la cantidad de luz en la mezcla es igual a la suma de las cantidades de luz primaria y la apariencia de la mezcla no depende de los valores triestímulo absolutos. La proporción de R a la mezcla viene dada por la ecuación:

r = R / (R + G + B)

a los valores r, g y b que representan la contribución proporcional de cada luz primaria a la mezcla se les llama coordenadas de cromaticidad. Un sistema de representación de los colores basado en coordenadas de cromaticidad puede utilizar solamente dos coordenadas ya que el valor de la tercera coordenada viene determinado por la diferencia entre uno y la suma de los valores de las dos coordenadas que se utilizan en la representación bidimensional. Este es el caso del diagrama de cromaticidad de la CIE.

Este diagrama está basado en el sistema X Y Z cuyos valores primarios no corresponden a un conjunto particular de luces primarias sino que son transformaciones lineales del sistema R G B, teniendo en cuenta una serie de ventajas, ente ellas la de que los valores triestímulo fueran todos positivos.

En el perímetro de la línea curva continua se representan las distintas longitudes del espectro luminoso con sus correspondientes matices de color en el grado máximo de pureza de excitación.

Para los colores situados dentro del diagrama de cromaticidad puede determinarse su longitud de onda dominante, si la tienen, así como su pureza de excitación. La longitud de onda dominante de un estímulo de color está relacionada con el matiz perceptivo del mismo.

El diagrama de cromaticidad nos permite también determinar los pares de colores complementarios, que son aquellas parejas de colores que, mezcladas en proporciones adecuadas, producen una igualación con un color acromático determinado. En el diagrama de cromaticidad, los puntos opuestos del perímetro que están unidos por una recta que pasa por el punto de referencia D, determinan longitudes de onda que son complementarias. No todas las longitudes de onda tienen complementaria. Los estímulos de color de longitudes de onda comprendida entre 493.3 y 566.5 no tienen complementario. El punto opuesto a estas longitudes de onda en el diagrama cae en la recta de los colores púrpura que no son colores espectrales.

La mezcla de pigmentos

Hay situaciones en que la resultante de una mezcla no es aditiva respecto a sus componentes. El caso más frecuente de mezcla no aditiva es la mezcla de pigmentos. En este caso, la mezcla suele llamarse sustractiva porque hay que tomar en consideración las longitudes de onda que son absorbidas y las que son reflejadas por los pigmentos.

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