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 