Como el ojo puede detectar y clasificar los colores que le llegan.

Como el ojo puede detectar y clasificar los colores que le llegan.

Bien, ya sabemos de dónde vienen los colores, pero, ¿cómo puede el ojo humano ver estas ondas y distinguirlas unas de otras?.  La respuesta a esta cuestión se encuentra en el ojo humano, básicamente una esfera de 2 cm de diámetro que recoge la luz y la enfoca en su superficie posterior.

En el fondo del ojo existen millones de células especializadas en detectar las longitudes de onda procedentes de nuestro entorno. Estas maravillosas células, principalmente los conos y los bastoncillos, recogen las diferentes partes del espectro de luz solar y las transforman en impulsos eléctricos, que son enviados luego al cerebro a través de los nervios ópticos, siendo éste el encargado de crear la sensación del color.

Los conos se concentran en una región cerca del centro de la retina llamada fóvea. Su distribución sigue un ángulo de alrededor de 2° contados desde la fóvea. La cantidad de conos es de 6 millones y algunos de ellos tienen una terminación nerviosa que va al cerebro.

Los conos son los responsables de la visión del color y se cree que hay tres tipos de conos, sensibles a los colores rojo, verde y azul, respectivamente. Dada su forma de conexión a las terminaciones nerviosas que se dirigen al cerebro, son los responsables de la definición espacial. También son poco sensibles a la intensidad de la luz y proporcionan visión fotópica (visión a altos niveles).

Los bastones se concentran en zonas alejadas de la fóvea y son los responsables de la visión escotópica (visión a bajos niveles). Los bastones comparten las terminaciones nerviosas que se dirigen al cerebro, siendo por tanto su aportación a la definición espacial poco importante. La cantidad de bastones se sitúa alrededor de 100 millones y no son sensibles al color. Los bastones son mucho más sensibles que los conos a la intensidad luminosa, por lo que aportan a la visión del color aspectos como el brillo y el tono, y son los responsables de la visión nocturna.

Existen grupos de conos especializados en detectar y procesar un color determinado, siendo diferente el total de ellos dedicados a un color y a otro. Por ejemplo, existen más células especializadas en trabajar con las longitudes de onda correspondientes al rojo que a ningún otro color, por lo que cuando el entorno en que nos encontramos nos envía demasiado rojo se produce una saturación de información en el cerebro de este color, originando una sensación de irritación en las personas.

Cuando el sistema de conos y bastoncillos de una persona no es el correcto se pueden producir una serie de irregularidades en la apreciación del color, al igual que cuando las partes del cerebro encargadas de procesar estos datos están dañadas. Esta es la explicación de fenómenos como la Daltonismo. Una persona daltónica no aprecia las gamas de colores en su justa medida, confundiendo los rojos con los verdes.

Debido a que el proceso de identificación de colores depende del cerebro y del sistema ocular de cada persona en concreto, podemos medir con toda exactitud la longitud de onda de un color determinado, pero el concepto del color producido por ella es totalmente subjetivo, dependiendo de la persona en sí. Dos personas diferentes pueden interpretar un color dado de forma diferente, y puede haber tantas interpretaciones de un color como personas hay.

En realidad el mecanismo de mezcla y producción de colores es producido por la reflexión de la luz sobre un cuerpo es diferente al de la obtención de colores por mezcla directa de rayos de luz, como ocurre con el del monitor de un ordenador, pero a grandes rasgos y a nivel práctico son suficientes los conceptos estudiados hasta ahora.

¿Qué debo saber sobre la teoría del color?

La teoría del color se refiere a cómo el ojo humano percibe los colores, y a la descripción y gestión de dichos colores en el monitor y en la impresión. La Teoría del Color tiene relación con todas las áreas del proceso de producción gráfica: fotografía, escaneado, presentación en pantalla, pruebas finales e impresión.

¿Qué es un color?

Los colores no son más que un producto de la mente. El cerebro ve diferentes colores cuando el ojo humano percibe diferentes frecuencias de luz. La luz es una radiación electromagnética, igual que una onda de radio, pero con una frecuencia mucho mas alta y una longitud de onda más corta.

El ojo humano sólo está capacitado para percibir un rango limitado de estas frecuencias, intervalo que se denomina “espectro visible de la luz”, y que abarca desde los tonos rojos del orden de los 705 nanómetros (nm) hasta los tonos azul violáceos del orden de los 385 nm, pasando por todos los colores intermedios.

Las longitudes de onda que quedan fuera del espectro visible por ser superiores a la del color rojo se denominan “ondas infrarrojas” y se perciben como energía térmica (calórica). En el otro extremo, mas allá del espectro visible del violeta, se encuentra la luz ultravioleta, cuyo contenido energético es tal que puede broncear la piel.

Cuando el ojo humano recibe luz que contiene igual cantidad de cada una de las longitudes de onda de la parte visible del espectro, ésta es percibida como luz blanca. La luz diurna, por ejemplo, contiene todas las longitudes de onda y por eso se percibe como blanca.

Cada persona percibe los colores de forma distinta. Hay personas que tienen mayor dificultad para percibir determinados colores que otras. A menudo se habla de diferentes grados de daltonismo, problema que es más frecuente entre los hombres que entre las mujeres; estas personas no pueden distinguir entre sombras de tonos rojos y verdes, por ejemplo.

 

El color de las superficies

Cuando la luz blanca incide sobre una superficie, una parte del espectro visible es absorbida por ésta y la otra es reflejada y registrada por el ojo humano. El color que se percibe es el resultado de la mezcla de las longitudes de onda reflejadas. Se puede decir que la luz es filtrada por la superficie sobre la que incide. Así, con luz diurna el césped se percibe de color verde, dado que su superficie refleja la porción verde del espectro visible y absorbe el resto.

Dependiendo de la fuente de luz que incide sobre la superficie, puede darse el caso que un mismo objeto se vea igual bajo la misma luz, pero que al cambiar la fuente de luz percibamos diferente el color del objeto, y veamos que tienen un color diferente cuando antes los veíamos igual. A este efecto se llama Metamerismo, y tuvo una repercusión mundial hace poco con el ejemplo del famoso vestido que “cambiaba de color” y que diferentes personas percibían completamente de colores diferentes.

 

El ojo y el color

La retina del ojo está cubierta por pequeños receptores sensibles a la luz, es decir, por una serie de células visuales denominadas bastoncillos y conos. Los bastoncillos son sensibles a la luz, pero no al color. Utilizamos los bastoncillos para ver con escasa iluminación -en la oscuridad todo se percibe como blanco y negro-.

Los conos son menos sensibles a la luz, pero pueden percibir los colores. Hay tres tipos de conos, cada uno de los cuales es especialmente sensible a una parte específica del espectro visible: a los colores rojos, a los verdes y a los azules, respectivamente. Esta combinación permite percibir todos los colores del espectro

visible -aproximadamente 10 millones de matices o sombras-, muchos más de los que se pueden reproducir en la impresión en cuatricomía.

El ojo percibe también progresiones tonales. Si se divide la escala de tonos entre el negro y el blanco en 65 franjas iguales, el ojo humano puede diferenciar un máximo de aproximadamente 65 niveles de gris. Si el ojo tubiera la misma sensibilidad para cambiar las tonalidades en cada uno de los 65 niveles, podría pensarse que el ojo percibe la luz siguiendo una función lineal. Pero, en realidad, la sensibilidad del ojo se comporta de forma diferente en las distintas zonas de la escala de grises, siguiendo una función logarítmica.

El ojo es más sensible a las variaciones de tono en las zonas iluminadas que en las zonas oscuras, es decir, que cuanto más luminosas sean las zonas de la escala de color más grados cromáticos distinguirá en ellas el ojo. De este modo, el ojo no es capaz de registrar la transición entre ellos. A veces la escala de grises se percibe como una progresión continua del blanco al negro, sin escalones. Esto es importante para comprender el tramado de medios tonos, la técnica utilizada para la impresión de las escalas de grises.

 

La mezcla de colores

Una fotografía en color generalmente está compuesta por miles de colores diferentes. Pero cuando se imprime una fotografía en color no pueden utilizarse miles de tintas, ni tampoco se puede presentar una imagen en un monitor utilizando miles de fuentes luminosas. En lugar de ello, debe encontrarse una aproximación a los miles de colores de la foto mezclando los tres colores primarios. En impresión estos colores son: cyan, magenta y amarillo. En pantalla los tres colores primarios son: rojo, verde y azul.

En los monitores, las tres fuentes luminosas -roja, azul y verde- se combinan conjuntamente para producir todos los demás colores. La mezcla de diferentes fuentes luminosas coloreadas se denomina “mezcla aditiva de colores”. Este método se utiliza en todos los dispositivos que crean colores a partir de fuentes luminosas, como los monitores, el televisor, etc. En impresión se utilizan tres tintas de diferente color -cyan, magenta y amarillo, además del negro-, para obtener todos los colores. Este proceso de mezcla de tintas se denomina “mezcla sustractiva de colores”.

Mezcla aditiva de colores

La mezcla aditiva se explica como la combinación de determinadas cantidades de luz roja, verde y azul (RGB), con objeto de crear nuevos colores.

Si se mezclan las tres fuentes de luz en su máxima intensidad, el ojo humano percibirá el color blanco como resultado. La mezcla de los mismos tres colores primarios con menor intensidad se percibirá como un gris neutro. Si se apagan las tres fuentes se logra el negro. Si sólo una de las tres fuentes de luz está apagada y las otras dos emiten con su intensidad máxima, se obtendrán los siguientes resultados: rojo + verde = amarillo; azul + verde = cyan; rojo + azul = magenta.

Las distintas combinaciones de dos o tres colores primarios de fuentes luminosas, en sus diferentes intensidades, permiten reproducir en el monitor la mayoría de los colores.

La mezcla aditiva de los colores se utiliza en los monitores de los ordenadores, los televisores y en los proyectores de vídeo. La pantalla de un monitor está compuesta por un cierto número de píxels, y cada pixel contiene tres pequeñas fuentes luminosas: una roja, una verde y otra azul. La mezcla de los colores de estas tres fuentes luminosas le dan al pixel su color específico.

Mezcla sustractiva de colores

En impresión se crean los colores mezclando tintas de los tres colores primarios, cyan, magenta y amarillo (CMY). Este método es conocido como “mezcla sustractiva del color”, debido a que las tintas filtran la luz blanca que incide sobre la superficie, sustrayendo o absorbiendo todos los colores del espectro excepto el tono mezclado que se desea reflejar. Es decir, que una parte del espectro de colores de la luz que incide sobre la superficie es sustraída o absorbida.

Una superficie no impresa refleja su propio color -blanco, si el soporte de impresión es un papel blanco, por ejemplo-. En teoría, mezclando cantidades iguales de cyan, magenta y amarillo se debería obtener el color negro -las tintas absorberían todas las ondas visibles del espectro-. Pero, lamentablemente, las tintas de impresión no son capaces de absorber completamente la luz visible. La impresión de estas tres tintas superponiendo cantidades iguales de cada una de ellas no da como resultado el color negro, sino más bien un gris marrón oscuro. Por tal motivo, se ha agregado una cuarta tinta -negra (K)- para ser también utilizada en impresión.

Los tres colores (can, magenta y amarillo) son los llamados colores primarios.

Mezclados de dos en dos se obtienen los colores secundarios: rojo, verde y azul-violeta.

Si se mezclan los colores secundarios se obtienen los colores terciarios, que contienen todos los colores primarios.

En impresión, la mayoría de los colores visibles se pueden reproducir mezclando los colores los colores primarios en diferentes proporciones. Actualmente, se hacen mezclando puntos de diferentes tamaños de medios tonos de los colores primarios. El tamaño del punto del medio tono varía según el sombreado que se desea obtener.

Sensor de imagen

El sensor de imagen es el elemento de una cámara electrónica, tanto de vídeo como de fotografía estática, que capta la luz que compone la imagen y la convierte en una señal, la cual se entrega en formato analógico como digital. Se trata de un chip formado por millones de componentes sensibles a la luz (fotodiodos o fototransistores) que al ser expuestos capturan la luz proyectada de un objetivo, que compone la imagen.El sensor es una matriz de elementos fotosensibles que funciona convirtiendo la luz que capta en señales eléctricas, que luego pueden ser convertidas, analizadas, almacenadas y representadas a posterioridad como un patrón, bien sea analógico (como una señal de barrido o escaneo) o digital (con el consiguiente muestreo y conversión numérica de los valores de luminosidad. Finalmente, el fichero informático que almacena ese patrón puede ser representado en una pantalla (o impreso en papel fotográfico realizando ciertos procesos) de modo que nuestros ojos lo perciban como una imagen; una sucesión continua de imágenes pasando por la pantalla a alta velocidad es percibida por el ojo como un vídeo.

Componentes

Cada uno de los elementos fotosensibles del sensor se denomina pixel o píxel, palabra proveniente del acrónimo inglés picture element. El número de píxeles del sensor se suele medir en millones de píxeles (o megapíxeles, Mpx). De forma general se puede decir que mayores números indican la posibilidad de imprimir (o visualizar) fotos a tamaños más grandes con pérdidas de calidad menores (mayor resolución de imagen).

 

Otro factor importante con respecto al sensor es el tamaño y forma del mismo. Un sensor grande que contenga un número relativamente pequeño de píxeles debería tener una gran área por píxel; y viceversa: un sensor pequeño con el mismo número de píxeles tendrá una reducida área por píxel. Los píxeles de mayor tamaño tienden a generar una mejor calidad de imagen y una mayor sensibilidad.

La forma del sensor suele ser rectangular, utilizando principalmente los formatos 3/2 y 4/3. Dado que la forma natural de la visión del ser humano se acerca más al formato 3/2 que al 4/3 (típico de televisores y monitores de computadora antiguos), las grandes marcas, fabrican los sensores en el formato 3/2, cuya proporción es de 1,5.

Tecnología

En cuanto a la tecnología de los sensores, las más extendidas actualmente son:

·         Sensor CCD, era el más extendido tanto en fotografía como en video.

·         Sensor SuperCCD, era una variación del sensor CCD, optimizado electrónica y ópticamente para obtener mejor sensibilidad.

·         Sensor CMOS, es el más extendido comercialmente en la actualidad, gracias a su menor consumo de energía y su menor coste de fabricación.

·         Foveon X3 a diferencia de los anteriores no realiza interpolación de los colores para la obtención de la imagen.

Además, junto a los cuatro tipos de sensores mencionados, algunas marcas han optado por aportar nuevas aproximaciones.

Este es el caso de Sony y su CCD RGBE. La modificación, en este caso, se produce en el filtro Bayer colocado delante del sensor. En lugar de apostar por la clásica combinación de filtros rojos, verdes y azules -con predominancia de los verdes por ser el ojo humano más sensible a este color-, los ingenieros de la compañía han ajustado más este parámetro y han llegado a la conclusión de que nuestra vista percibe un tipo concreto de verde: el esmeralda. Así, este filtro Bayer modificado contiene una mitad de píxeles verdes filtrados específicamente para el verde esmeralda.

Otra variación sería el chip sensor de Kodak que sustituye los patrones básicos rojo, verde y azul por cian, magenta y amarillo. En efecto, mientras otros sensores toman una imagen 'positiva' éstos graban negativos digitales utilizando colores secundarios en lugar de primarios (aunque luego los datos son convertidos a RGB para mantener la compatibilidad con el resto del mercado). La ventaja de usar estas componentes secundarias es que esos colores contienen mayores factores de transmisión que los colores primarios complementarios lo cual redunda en una mayor sensibilidad en ciertas circunstancias (no en todas).