Síntesis sustractiva de color

Transcripción

1 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 1 Síntesis aditiva de color De Wikipedia, enciclopedia libre Un sistema de color aditivo implica que se emita luz directamente de una fuente de iluminación de algún tipo. El proceso de reproducción aditiva normalmente utiliza luz roja, verde y azul para producir el resto de colores. Combinando uno de estos colores primarios con otro en proporciones iguales produce los colores aditivos secundarios: cian, magenta y amarillo. Combinando los tres colores primarios de luz con las mismas intensidades, se produce el blanco. Variando la intensidad de cada luz de color finalmente deja ver el espectro completo de estas tres luces. Las televisiones y los monitores de ordenador son las aplicaciones prácticas más comunes de la síntesis aditiva. Mezcla de color aditiva James Clerk Maxwell tiene el mérito de ser el padre de la síntesis aditiva. Hizo que el fotógrafo Thomas Sutton fotografiara una estampado escocés tres veces, cada vez con un filtro de color diferente sobre la lente. Las tres imágenes fueron proyectadas en una pantalla con tres proyectores diferentes, cada uno equipado con el mismo filtro de color utilizado para tomar las imágenes. Al unir los tres focos formó una imagen a todo color, de este modo demostrando los principios de la síntesis de color. Síntesis sustractiva de color La síntesis sustractiva explica la teoría de la mezcla de pinturas, tintes, tintas y colorantes naturales para crear colores que absorben ciertas longitudes de onda y reflejan otras. El color que parece que tiene un determinado objeto depende de qué partes del espectro electromagnético son reflejadas por él, o dicho a la inversa, qué partes del espectro no son absorbidas. Todo lo que no es color aditivo es color sustractivo. No se conocen otros sistemas de mezclas de colores, excepto el sistema imperfecto resultante de mezclar pigmentos reales. Aunque esto es algo que se considera demasiado confuso hoy en día. Mezcla de colores sustractivos Consideremos una manzana "roja". Cuando es vista bajo una luz blanca, parece roja. Pero esto no significa que emita luz roja, que sería el caso una síntesis aditiva. Si lo hiciese, seríamos capaces de verla en la oscuridad. En lugar de eso, absorbe algunas de las longitudes de onda que componen la luz blanca, reflejando solo aquellas que el humano ve como rojas. Los humanos ven la manzana roja debido al funcionamiento particular de su ojo y a la interpretación que hace el cerebro de la información que le llega del ojo. Se necesitan tres cosas para ver un color: una fuente de luz, una muestra y un detector (que puede ser un ojo).

2 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 2 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. Limitaciones La razón principal de que la tinta negra se use con el cian, magenta y amarillo (como en el CMYK) es que estas tres últimas tintas no pueden combinarse para crear un negro auténtico. Ninguna tinta de color absorberá todas las longitudes de onda que podrían aparecer, por ejemplo, de color rojizo, lo que significa que todas las mezclas de CY con total intensidad, producirán un resultado algo alejado del negro. Las tintas de colores se imprimen a priori para producir la tonalidad, mientras que la negra se usa para producir el valor. Modelo de color RGB La descripción RGB (del inglés Red, Green, Blue; "rojo, verde, azul") de un color hace referencia a la composición del color en términos de la intensidad de los colores primarios con que se forma: el rojo, el verde y el azul. Es un modelo de color basado en la síntesis aditiva, con el que es posible representar un color mediante la mezcla por adición de los tres colores luz primarios. El modelo de color RGB no define por sí mismo lo que significa exactamente rojo, verde o azul, por lo que los mismos valores RGB pueden mostrar colores notablemente diferentes en diferentes Cubo RGB dispositivos que usen este modelo de color. Aunque utilicen un mismo modelo de color, sus espacios de color pueden variar considerablemente. Para indicar con qué proporción mezclamos cada color, se asigna un valor a cada uno de los colores primarios, de manera, por ejemplo, que el valor 0 significa que no interviene en la mezcla y, a medida que ese valor aumenta, se entiende que aporta más intensidad a la mezcla. Aunque el intervalo de valores podría ser cualquiera (valores reales entre 0 y 1, valores enteros entre 0 y 37, etc.), es frecuente que cada color primario se codifique con un byte (8 bits). Así, de manera usual, la intensidad de cada una de las componentes se mide según una escala que va del 0 al 255. Por lo tanto, el rojo se obtiene con (255,0,0), el verde con (0,255,0) y el azul con (0,0,255), obteniendo, en cada caso un color resultante monocromático. La ausencia de color lo que nosotros conocemos como color negro se obtiene cuando las tres componentes son 0, (0,0,0). La combinación de dos colores a nivel 255 con un tercero en nivel 0 da lugar a tres colores intermedios. De esta forma el amarillo es (255,255,0), el cyan (0,255,255) y el magenta (255,0,255).

3 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 3 Obviamente, el color blanco se forma con los tres colores primarios a su máximo nivel (255,255,255). El conjunto de todos los colores se puede representar en forma de cubo. Cada color es un punto de la superficie o del interior de éste. La escala de grises estaría situada en la diagonal que une al color blanco con el negro. El color en las pantallas de computador En las pantallas de computadoras, la sensación de color se produce por la mezcla aditiva de rojo, verde y azul. Hay una serie de puntos minúsculos llamados píxeles. Cada punto de la pantalla es un píxel y cada píxel es, en realidad, un conjunto de tres subpíxeles; uno rojo, uno verde y uno azul, cada uno de los cuales brilla con una determinada intensidad. Al principio, la limitación en la profundidad de color de la mayoría de los monitores condujo a una gama limitada a 216 colores, definidos por el cubo de color. No obstante, el predominio de los monitores de 24 bit, posibilitó el uso de 16.7 millones de colores del espacio de color HTML RGB. La gama de colores de la Web consiste en 216 combinaciones de rojo, verde y azul, donde cada color puede tomar un valor entre seis diferentes (en hexadecimal): #00, #33, #66, #99, #CC o #FF. Podemos ver que 6 3 nos da el número de combinaciones, 216. Estos valores en decimal se corresponden con 0, 51, 102, 153, 204 y 255, que tienen un porcentaje de intensidad de 0%, 20%, 40%, 60%, 80% y 100%, respectivamente. Esto nos permite dividir los 216 colores en un cubo de dimensión 6. Se procura que los píxeles sean de un color cuanto más saturado mejor, pero nunca se trata de un color absolutamente puro. Por tanto la producción de colores con este sistema tiene una doble limitación: La derivada del funcionamiento de las mezclas aditivas: sólo podemos obtener los colores interiores del triángulo formado por las tres fuentes luminosas. La derivada del hecho que los colores primarios usados no son absolutamente monocromáticos. Además, las diversas pantallas no son iguales exactamente, además de ser configurables por los usuarios, con lo cual varios parámetros pueden variar. Esto implica que las codificaciones de los colores destinadas a las pantallas se deben interpretar como descripciones relativas, y entender la precisión de acuerdo con las características de la pantalla.

4 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 4 Codificación hexadecimal del color La codificación hexadecimal del color permite expresar fácilmente un color concretoo de la escala RGB, utilizando la notación hexadecimal. Se utiliza, por ejemplo, en el lenguaje HTML y en Java Script. Este sistema utiliza la combinación de tres códigos de dos dígitos para expresar las diferentes intensidades de los colores primarios RGB (Red, Green, Blue, rojo, verde y azul). El blanco y el negro Negro # Los tres canales están al mínimo 00, 00 y 00 Blanco #ffffff Los tres canales están al máximo ff, ff y ff En el sistema de numeración hexadecimal, además de los números del 0 al 9 se utilizan seis letras con un valor numérico equivalente; a=10, b=11, c=12, d=13, e=14 y f=15. La correspondencia entre la numeración hexadecimal y la decimal u ordinaria viene dada por la siguiente fórmula: decimal = primera cifra hexadecimal * 16 + segunda cifra hexadecimal La intensidad máxima es ff, que se corresponde con (15*16)+15= 255 en decimal, y la nula es 00, también 0 en decimal. De esta manera, cualquier color queda definido por tres pares de dígitos. Los tres colores básicos Rojo #ff00000 El canal de rojo está al máximo y los otros dos al mínimo Verde #00ff000 El canal del verde está al máximo y los otros dos al mínimo Azul #0000fff El canal del azul está al máximo y los otros dos al mínimo Las combinaciones básicass Amarillo Cyan Magenta #ffff00 #00ffff #ff00ff Los canales rojoo y verde están al máximo Los canales azul y verde están al máximo Los canales rojoo y azul están al máximo Gris claro #D0D0D0 Los tres canales tienen la misma intensidad Gris oscuro #5e5e5e Los tres canales tienen la misma intensidad

5 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 5 A partir de aquí se puede hacer cualquier combinación de los tres colores. Colores definidos por la especificación HTML 4.01 Color Hexadecimal Color Hexadecimal Color Hexadecimal Cyan #00ffff gray # black # green # blue lime #0000ff #00ff00 navy # silver #c0c0c00 olive teal # # purple # white #ffffff Color Hexadecimal fuchsia #ff00ff maroon # red #ff0000 yellow #ffff00 Los colores más saturados y los más luminosos Supongamos tres fuentes luminosas, r, g y características indicadas en el gráfico adjunto: b, de las Cualquier color que se pueda obtener a partir de esos tres colores primarios tendrá la forma: (ir, ig, ib) donde ir, ig y ib son los coeficientes de las intensidades correspondientes a cada color primario. Si situamos los colores obtenidos en el gráfico, tenemos que: Si dos de los coeficientes son nulos, el color se sitúa en el vértice correspondiente al color de coeficiente no nulo. Si un coeficiente es nulo, el color se sitúa en uno de los lados del triángulo: el conjunto de todos ellos son los colores más saturados. Si ninguno de los coeficientes es nulo, el color se sitúa en un punto del interior; cuanto más parecidos sean los tres coeficientes, más cerca estará del blanco (en el centro). Al representar combinaciones de tres valores independientes en un diagrama que sólo tiene dos, resulta que a cada punto del diagrama le corresponde toda una familia de colores. Por ejemplo, los siguientes colores tienen la misma proporción de rojo, verde y azul, y por tanto les corresponde el mismo punto del gráfico. Sólo se diferencian en la intensidad. Variación de las intensidades 100, 50, 0 # Marrón oscuro 200, 100, 0 #c86400 Marrón 150, 75, 0 #964b00 Marrón claro Si las intensidades ir, ig y ib tienen un límite superior (255), la condición necesaria y suficiente para que un color sea el más intenso de la familia (es decir, de los representadoss por el mismo punto) es que al menos uno de sus coeficientes sea 255.

6 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 6 Los colores que presentan la máxima saturación y la máxima luminosidad a la vez, son los que reúnen dos requisitos: al menos uno de los coeficientes es 255 y al menos uno de los coeficientes es 0. De esto se deduce que los colores más saturados y más luminosos siguen la siguiente secuencia: amarillo verde (255,255,0) (0,255,0) cyan (0,255,255) (0, 0, 0) es negro (255, 255, 255) es blanco (255, 0, 0) es rojo (0, 255, 0) es verde (0, 0, 255) es azul rojo (255, 255, 0) es (255,0,0) amarillo (0, 255, 255) es cyan (255, 0, 255) es magenta azul (0,0,255) rojo (255,0,0) magenta (255,0,255) Percepción y sensación de color Nuestros ojos tienen dos tipos de células sensibles a la luz o fotorreceptores: los bastones y los conos. Estos últimos son los encargados de aportar la información de color. Para saber como percibimos un color, hay que tener en cuenta que existen tres tipos de conos con respuestas frecuenciales diferentes, y que tienen máxima sensibilidad a los colores que forman la terna RGB, rojo, verde y azul. Mientras que los conos, que reciben información del verde y el rojo, tienen una curva de sensibilidad similar, la respuesta al color azul es una vigésima (1/20) parte de la respuesta a los otros dos colores. Este hecho lo aprovechan algunos sistemas de codificación de imagen y vídeo, como el JPEG o el MPEG, "perdiendo" de manera consciente más información de la componente azul, ya que nuestros ojos no percibirán esta pérdida. La sensación de color se puede definir como la respuesta de cada una de las curvas de sensibilidad al espectro radiado por el objeto observado. De esta manera, obtenemos tres respuestas diferentes, una por cada color. El hecho de que la sensación de color se obtenga de este modo, hace que dos objetos observados, radiando un espectro diferente, puedan producir la misma sensación. Y en esta limitación de la visión humana se basa el modelo de síntesis del color, mediante el cual podemos obtener a partir

7 MODELO DEL COLOR DIGITALIZADO. 7 de estímulos visuales estudiados y con una mezcla de los tres colores primarios, el color de un objeto con un espectro determinado. Señal de luminancia La sensación de luminosidad viene dada por el brillo de un objeto y por su opacidad, pudiendo producir dos objetos con tonalidades y prismas diferentes la misma sensación lumínica. La señal de luminancia es la cuantificación de esa sensación de brillo. Para mantener la compatibilidad entre las imágenes en blanco y negro y las imágenes en color, los sistemas de televisión actuales (PAL, NTSC, SECAM) transmiten tres informaciones: la luminancia y dos señales diferencia de color. De esta manera, los antiguos modelos en blanco y negro pueden obviar la información relativa al color, y reproducir solamente la luminancia, es decir, el brillo de cada píxel aplicado a una imagen en escala de grises. Y las televisiones en color obtienen la información de las tres componentes RGB a partir de una matriz que relaciona cada componente con una de las señales diferencia de color. Para cada uno de los sistemas de televisión se transmiten de diferente manera, motivo por el cual podemos tener problemas al reproducir una señal NTSC en un sistema de reproducción PAL.