Tecnología del color E-Book

AAVV

• Herausgeber: Publicacions de la Universitat de València
• Kategorie: Fachliteratur
• Serie: Educació. Sèrie Materials
• Sprache: Spanisch
• Veröffentlichungsjahr: 2016

Seitenzahl: 588

Beschreibung

El color, tal como lo percibimos los seres humanos, se halla omnipresente en el mundo en que vivimos, no sólo en la naturaleza sino también, prácticamente, en todos los objetos manufacturados. Este libro examina precisamente los aspectos tecnológicos del color y pretende ser de utilidad no sólo a los estudiantes universitarios de física, óptica y optometría, informática o fotografía, sino también a todos aquellos profesionales que en su trabajo diario tienen que abordar problemas relacionados con el color desde los más diversos puntos de vista. Los temas analizados van desde el tratamiento del color en escáneres y cámaras electrónicas hasta el color en la tecnología de alimentos, pasando por la reproducción del color en monitores, impresoras, fotografía, en la industria química mediante pigmentos y colorantes, etc.

Leseprobe

TECHNOLOGÍA DEL COLOR

Educació. Materials 58

J.M. ArtigasP. CapillaA. FelipeM. J. LuqueJ. MaloF. Martίnez-VerdúJ. Pujol

TECHNOLOGÍA DEL COLOR

José M. Artigas, Pascual Capillay Jaume Pujol, coords.

UNIVERSITAT DE VALÈNCIA2002

Col·lecció: Educació. Materials

Director de la col·lecció: Guillermo Quintás Alonso

Aquesta publicació no pot ser reproduïda, ni totalment ni parcialment, ni enregistrada en, o transmesa per, un sistema de recuperació d’informació, en cap forma ni per cap mitjà, sia fotomecànic, fotoquímic, electrònic, per fotocòpia o per qualsevol altre, sense el permís previ de l’editorial.

© Els autors, 2002

© D’aquesta edició: Universitat de València, 2002

Producció editorial: Maite Simon

Fotocomposició i maquetació: Inmaculada Mesa

Disseny de la coberta: Pere Fuster (Borràs i Talens Assesors SL)

Correcció: Isidre Martínez Marzo

ISBN: 978-84-370-9379-6

Edició digital

Índice

INTRODUCCIÓN

SÍMBOLOS

Capítulo 1. Fundamentos de colorimetría. P. Capilla

1.1    Introducción

1.2    Definición de espacio de representación del color. Vector triestímulo y coordenadas cromáticas

1.3    Definición de funciones de igualación de color

1.4    Cálculo de valores triestímulo a partir de las funciones de igua-lación

1.5    Cálculo de mezclas de colores

1.6    Color dominante, color complementario, pureza colorimétrica, pureza de excitación

1.7    Cambios de espacio

1.8    Los espacios CIE RGB y XYZ. Definición, funciones de iguala-ción y coordenadas cromáticas del locus espectral

1.9    Definición de espacio uniforme

1.10  Los espacios CIELAB y CIELUV

1.11  Descriptores perceptuales

1.12  Fórmulas de diferencia de color

Capítulo 2. Sistemas de gestión del color. F. Martínez-Verdú

2.1    Introducción: ¿qué es la tecnología del color?

2.2    Aspectos de la reproducción cruzada del color

2.3    Estándares internacionales de la tecnología del color

2.4    Apéndice: espacios de color RIMM/ROMM RGB, e-sRGB e ICC-2002

Capítulo 3. Escáneres y cámaras electrónicas. F. Martínez-Verdú

3.1    Introducción

3.2    Caracterización espectral de dispositivos de captura

3.3    Caracterización colorimétrica de dispositivos de captura

Capítulo 4. Almacenamiento y transmisión de imágenes en color. J. Malo

4.1    Introducción

4.2    Volumen de una imagen en color

4.3    Cuantización del color

4.4    Reducción de la anchura de banda de los canales cromáticos

Capítulo 5. Reproducción del color en monitores. J. Malo, M. J. Luque

5.1    Calibración de dispositivos de reproducción del color

5.2    Modelos de funcionamiento de un monitor

5.3    Ejemplos y resultados

Capítulo 6. Reproducción del color en impresoras. F. Martínez-Verdú

6.1    Introducción

6.2    Modelos de mezcla de colores en impresión tramada

6.3    Métodos de caracterización colorimétrica para impresoras

Capítulo 7. Reproducción fotográfica. J. Pujol

7.1    Filtros utilizados en fotografía

7.2    Sensibilidad espectral de la película

7.3    Principios de reproducción fotográfica en color

7.4    Sensitometría

7.5    Instrumentación: termocolorímetros y densitómetros

Capítulo 8. Reproducción del color mediante pigmentos y colorantes. J. M. Artigas

8.1    Introducción

8.2    Teoría de Kubelka-Munk

8.3    Formulación de colorantes

8.4    Limitaciones prácticas de la teoría de Kubelka-Munk

8.5    Teoría de la transferencia de la radiación

Capítulo 9. Colorimetría aplicada en optometría y oftalmología. J. Pujol

9.1    Filtros utilizados en visión

9.2    Colorimetría de los test de visión del color

9.3    El color en los test optométricos

9.4    Tinción y control de calidad de lentes coloreadas

9.5    El color en la detección de patologías oculares

Capítulo 10. Aplicaciones del color en la tecnología de alimentos. A. Felipe

10.1    Introducción

10.2    La medida del color de los alimentos

10.3    Control de calidad

10.4    Apariencia del color de los alimentos en mostradores

Capítulo 11. Conceptos colorimétricos para aplicaciones industriales. J. M. Artigas

11.1    Solidez del color

11.2    Blancura

11.3    Brillo

11.4    Opacidad

11.5    Turbiedad

11.6    Grado de metamerismo

11.7    Óndice de rendimiento en color

Vocabulario de términos colorimétricos (CIE-1987)

Bibliografía

Índice analítico

Apéndice de tablas

Apéndice de color

INTRODUCCIÓN

El color, tal como lo percibimos los seres humanos, está omnipresente en el mundo en que vivimos, no sólo en la naturaleza sino también en prácticamente todos los objetos manufacturados. Además, muchos dispositivos de uso común en la sociedad actual, tales como monitores, impresoras, escáneres, cámaras de vídeo, etc., tienen que reproducir imágenes en color con la mayor precisión y fidelidad posible. Esto implica la aparición de múltiples problemas relacionados con el color. Lógicamente, la colorimetría y la teoría básica de reproducción del color son aplicables a estos problemas; sin embargo, la casuística es tan amplia y diversa que hace que su aplicación presente numerosos y complejos problemas técnicos que han de abordarse y resolverse en cada caso en particular. No presenta la misma dificultad el estudio de la reproducción del color en impresoras que la medida del color en mieles o pasta de tomate.

La literatura sobre estos temas, cuando la hay, está en general muy dispersa y en la mayoría de los casos demasiado enfocada al problema que trata, impidiendo ver el nexo de unión que todos estos temas relacionados con el color tienen. Además, en algunos casos, el desarrollo tecnológico es tan rápido que hace necesaria una actualización de los conceptos y métodos colorimétricos que se aplican.

El Servei de Publicacions de la Universitat de València, que ya nos brindó la oportunidad de publicar el libro Fundamentos de colorimetría, ha tenido la amabilidad de volver a confiar en nosotros y publicar este nuevo libro sobre los aspectos tecnológicos del color, el cual esperamos sea de utilidad, no sólo a los estudiantes universitarios de física, óptica y optometría, informática, fotografía, etc., sino también a todos aquellos profesionales que en su trabajo diario tienen que abordar problemas relacionados con el color desde los más diversos puntos de vista.

Este libro se estructura en once capítulos y una serie de apéndices necesarios para el manejo de las ecuaciones colorimétricas. El primer capítulo, denominado «Fundamentos de colorimetría», tiene por objeto recordar al lector los conceptos y expresiones básicas de la colorimetría, conceptos y expresiones que a lo largo de los diferentes capítulos irán apareciendo. Como vemos, el título de este tema, coincide con el del libro de los mismos editores y publicado por la misma editorial, teniendo su inclusión por objeto el de servir de ayuda a aquellos lectores que, conociendo ya las bases de la colorimetría, sólo necesitan un resumen de las expresiones fundamentales a modo de recordatorio y, por otro lado, familiarizarse con la nomenclatura utilizada en este libro. El segundo capítulo, titulado «Sistemas de gestión del color», nos introduce en la tecnología del color, tratando temas como los espacios de color dependientes del dispositivo, estándares internacionales o caracterización de dispositivos multimedia. El capítulo 3 trata sobre la reproducción del color en escáneres y cámaras electrónicas. Cómo se caracterizan éstos colorimétricamente, cómo se ajustan o cómo se evalúa su capacidad de reproducción del color son algunos de los temas que se abordan en él. El capítulo 4 estudia el almacenamiento y transmisión de imágenes en color. Los problemas de la compresión de imágenes en color, así como la cuantización del mismo son tratados en este tema por la importancia que tiene el poder almacenar y transmitir imágenes en color con el menor espacio posible sin pérdida de información relevante. El capítulo 5 trata sobre la reproducción del color en monitores. Éstos son utilizados, no sólo para reproducir imágenes en color, sino también como herramienta para desarrollar productos donde el color es parte fundamental, como en el diseño de los más diversos objetos. Esto exige en muchos casos la reproducción fiel de un color, por lo que la calibración y caracterización de los monitores es particularmente importante. El capítulo 6 versa sobre un tema difícil pero de gran actualidad: la reproducción del color en impresoras. Pensemos sólo en lo interesante que sería poder reproducir fielmente los colores que obtenemos en la pantalla del monitor en el papel de la impresora. En principio, se muestra una visión general de los diferentes tipos de impresión en color utilizados en la actualidad, para pasar a estudiar los métodos de caracterización colorimétrica en impresoras. La reproducción del color en fotografía es el tema sobre el que versa el capítulo 7. Los principios de la reproducción del color en fotografía, los filtros más usados, así como toda la instrumentación utilizada son la base sobre la que se desarrolla este capítulo. El capítulo 8 trata sobre la reproducción del color mediante pigmentos y colorantes. La reproducción del color en industrias tales como la textil, de plásticos, curtidos, papel, etc. presenta el inconveniente de que el substrato sobre el que se realiza la mezcla de color y los colorantes o pigmentos utilizados son en cada caso diferentes, por lo que su estudio exige un tratamiento adecuado a cada problema. La teoría de KubelkaMunk como base general, así como los fundamentos de la formulación de colorantes son los temas principales de este capítulo. En optometría y oftalmología, el color está presente en muchos de los test utilizados en el diagnóstico de distintas patologías. En el capítulo 9, se estudian los diferentes filtros utilizados en visión, así como los test coloreados usados en optometría y oftalmología. La tinción y control de lentes coloreadas también son tratados en este capítulo. El capítulo 10 trata sobre los diferentes problemas colorimétricos que se presentan en la tecnología de alimentos, ya que el color es frecuentemente utilizado como control de calidad en alimentos. Finalmente, en el capítulo 11 se hace un resumen de los conceptos colorimétricos más comúnmente utilizados en la industria en general, tales como blancura, índice de amarilleamiento, opacidad, brillo, etc.

Como hemos visto, el color se encuentra presente en multitud de problemas técnicos, sin embargo el profesional que tiene que abordarlos, ya sea ingeniero, químico, físico, fotógrafo, diseñador, informático, etc., rara vez dispone de formación en este tema, en muchos casos ni siquiera sobre los rudimentos de la colorimetría, confiando exclusivamente la solución de sus problemas a la experiencia y conocimiento subjetivo con la que toda persona cuenta del fenómeno del color. Evidentemente, esto no es ni mucho menos suficiente, y menos en una sociedad tan tecnificada como la nuestra. Por esta razón, creemos que este libro puede ayudar, por lo menos inicialmente, a introducir a todo aquel profesional que lo necesite en la tecnología del color.

JOSÉ M. ARTIGAS VERDE

PASCUAL CAPILLA PEREA

JAUME PUJOL I RAMO

SÍMBOLOS

Absortancias efectivas de los conos L(λ), M(λ), S(λ)

Área de tramado a

Blanco de referencia W

Claridad L*(C)

Color C

Color dominante Cd

Colorido M(C)

Coordenadas cromáticas ti(C)

Croma C*(C)

Densidad óptica D

Energía E

Energía unidad E0

Espectro de energia E(λ)

Factor de luminancia β

Funciones de igualación Ti(λ)

Índice de reproducción del color IRC

Índice combinado de tono IcH

Índice combinado de croma IcC

Índice combinado de claridad IcL

Longitud de onda λ

Luminancia Y

Luminosidad B(C)

Matriz de cambio de espacio de color MPP’

Número de fotones absorbidos en los conos NL(C), NM(C), NS(C)

Primarios Pi

Pureza colorimétrica pc

Pureza de excitatión pe

Reflectancia espectral ρ(λ)

Saturatión S(C)

Sensibilidad espectral fotópica V(λ)

Suma de los valores triestímulo S(C)

Tono H (C)

Transmitancia espectral τ (λ)

Unidades tricromáticas Yw(Pi)

Valores triestímulo Ti(C)

Vector coordenadas cromáticas t(C)

Vector funciones de igualación T (λ)

Vector valores triestímulo T (C)

1. Fundamentos de colorimetría

1.1 Introducción

El objetivo de la colorimetría es caracterizar numéricamente el color de un objeto, bien aislado (colores no relacionados) o formando parte de una escena (colores relacionados). Dicha caracterización debe tener un sentido perceptual, esto es, los números que se asignan a un color deben en última instancia describir el color percibido. La percepción del color de un objeto no depende sólo de la luz que nos llega al ojo procedente del propio objeto (producto de la reflectancia por el iluminante), sino que, en general, depende de la luz que recibimos del objeto y de su entorno. Así pues, nos encontramos ante un problema nada trivial, hasta el punto que en este momento no existe todavía ningún modelo que sea capaz de describir el color con el que se percibe un objeto en cualesquiera condiciones de observación. Los denominados modelos de apariencia del color (Hunt 1991, 1994; Nayatani 1991, 1995; RLAB 1993, 1996; LLAB 1996; CIECAM97s 1998) intentan abordar esta tarea con ya un relativo éxito.

Como es bien sabido por el lector, en la colorimetría tradicional, o colorimetría triestímulo, se caracteriza al estímulo luminoso que llega al ojo, (ya sea procedente de una fuente de luz directamente, ya sea procedente de la reflexión en un objeto), mediante las componentes de un vector en un cierto espacio vectorial. Para construir este espacio, denominado en el lenguaje de la colorimetría espacio de representación del color, basta con elegir tres colores como primarios y un blanco de referencia. La colorimetría triestímulo es una manera elegante y especialmente sencilla de tratar el color. Desafortunadamente, dos objetos que tienen los mismos valores triestímulo no se perciben como iguales si son vistos en diferentes condiciones de observación; por ejemplo, si se rodean de colores diferentes, o, en general, si forman parte de escenas diferentes. Obviamente, con colores no relacionados no existe este problema, pero aun así, la linealidad de los valores triestímulo nos llevaría a conclusiones falsas sobre los cambios que se producen en el color del objeto cuando, supongamos, cambia la luminancia del mismo. Así, por ejemplo, el tono y el colorido cambian con la luminancia, pero la longitud de onda dominante y la pureza colorimétrica permanecen invariables. Por supuesto, estas cosas ocurren porque el procesado de la información que realiza el sistema visual para obtener el código del color contiene etapas que no son ni mucho menos lineales.

Por otra parte, si lo que cambia es la luz que ilumina la escena de la que forma parte el objeto, los valores triestímulo del mismo, desde luego, cambiarán, pero el color percibido no cambia de acuerdo con la predicción que se realizaría del cambio de los valores triestímulo, debido a que el sistema visual es capaz de descontar parcialmente el iluminante de la luz que le llega al ojo, reduciendo de manera dinámica los cambios de color que se producen permanentemente en los objetos. Este comportamiento del sistema visual es lo que se conoce como constancia del color. Para que el sistema visual pueda descontar el color del iluminante, es condición necesaria que la reflectancia promedio espacial de la escena sea neutra, ya que sólo si esto ocurre, el color promedio espacial de la escena, que de alguna manera el sistema visual puede computar y eliminar, será precisamente el color del iluminante. La capacidad para separar la reflectancia y el iluminante a partir de la información de la luz que se recibe de la escena es, por supuesto, una propiedad extraordinaria del sistema visual, ya que si no fuera así, difícilmente el color resultaría útil para la identificación de los objetos. Debe quedar claro que, con un color aislado, no se dan las condiciones necesarias para que el sistema visual pueda realizar esta tarea y, por consiguiente, no habrá en absoluto constancia del color.

¿Quiere decir todo lo expuesto hasta aquí que la colorimetría triestímulo es algo de lo que ya debemos olvidarnos? Naturalmente, la respuesta es no. El cálculo de los descriptores perceptuales del color mediante cualquier modelo de apariencia comienza siempre con los valores triestímulo en un espacio estándar, generalmente el espacio CIE-XYZ, seguido de un cambio a un espacio de excitación de conos (espacios LMS), donde arranca el proceso visual que conduce a la percepción del color. Por otro lado, buena parte de las aplicaciones prácticas del color, como algunas de las descritas en este libro, utilizan básicamente colorimetría triestímulo, por lo que su conocimiento es, sin duda, fundamental. No obstante dar por sentado que el lector de este libro conoce sobradamente la colorimetría triestímulo, este capítulo pretende ser un manual práctico que pueda usarse en cualquier momento durante el estudio de cualquiera de los capítulos que lo componen, incluyendo además un resumen de la misma, las fórmulas y datos adicionales más usuales en la tecnología del color, tales como, por ejemplo, los espacios CIELAB y CIELUV y la fórmula de diferencia de color CIE94. Por otra parte, se pretende familiarizar al lector con la nomenclatura que se utlizará en el resto del libro.

1.2 Definición de espacio de representación del color. Vector triestímulo y coordenadas cromáticas

Sean los primarios P1, P2, P3. Sea el blanco de referencia W con luminancia Y(W) y sean YW(P1), YW(P2), YW(P3) las luminancias de los primarios que igualan el blanco (unidades tricromáticas). Se definen los valores triestímulo del color C, de la forma:

La relación entre los valores triestímulo y la luminancia se puede escribir:

Se definen las coordenadas cromáticas de C de la forma:

Nótese que, por definición, las coordenadas cromáticas de un color son independientes de la luminancia del mismo. Además, las coordenadas de un color cualquiera suman la unidad y, por consiguiente, sólo dos de ellas son linealmente independientes. Así pues, para tener la misma información sobre el color que se tenía con los valores triestímulo, será necesario dar una pareja de coordenadas, por ejemplo (t1(C), t2(C)), y la luminancia Y(C).

Por último, la relación entre los valores triestímulo, las coordenadas cromáticas y la luminancia resulta:

A una representación bidimensional del color (generalmente t1(C) en abcisas, t2(C) en ordenadas) se le denomina diagrama cromático. Si se representan las coordenadas cromáticas de los colores espectrales y se traza la curva que los une, se obtiene el denominado locus espectral. La recta que une los extremos de dicho locus se conoce como recta de los púrpuras. El espacio interior limitado por el locus espectral y la recta de los púrpuras contiene todos los colores reales.

1.3 Definición de funciones de igualación de color

1.4 Cálculo de valores triestímulo a partir de las funciones de igualación

Para un color espectral, λ, de energía E(λ):

Para un color de espectro continuo:

1.5 Cálculo de mezclas de colores

Sean los colores Cj. De la linealidad de los valores triestímulo, el vector triestímulo de la mezcla será:

o en términos de las luminancias Y(Cj):

Alternativamente, las coordenadas cromáticas y la luminancia de la mezcla se pueden calcular haciendo uso de la bien conocida regla del centro de gravedad, de la forma:

1.6 Color dominante, color complementario, pureza colorimétrica, pureza de excitación

Se llama color dominante (Cd) de C (longitud de onda o púrpura) a aquél que mezclado con el blanco del espacio en la proporción adecuada reproduce el color C. Se llama color complementario (Cc) de C (longitud de onda o púrpura) a aquél que mezclado con C en la proporción adecuada reproduce el blanco del espacio.

Se denomina pureza colorimétrica (pC) de un color C de luminancia Y(C) y cuyo dominante es Cd a la relación:

Se denomina pureza de excitación de un color C cuyo dominante es Cd a la relación entre la distancia de C al blanco del espacio y la distancia de Cd al blanco del espacio, esto es:

Puede demostrarse fácilmente que:

Finalmente, la pureza colorimétrica se puede derivar de la pureza de excitación mediante la expresión:

1.7 Cambios de espacio

Sean los espacios definidos por los primarios Pi y P’i y los blancos de referencia W, con luminancia Y(W), y W’, con luminancia Y(W’), respectivamente. La ecuación que relaciona los vectores triestímulo T(C) y T’(C) de un color C cualquiera es:

siendo, en general

que, si los blancos sólo difieren en la luminancia, se reduce a:

Por último, las unidades tricromáticas YW(Pi) y YW’(P’i) están relacionadas mediante la ecuación:

1.8 Los espacios CIE RGB y XYZ. Definición, funciones de igualación y coordenadas cromáticas del locus espectral

En 1931, la CIE propuso los espacios conocidos como RGB y XYZ. El espacio RGB (tabla 1.1) es un espacio de primarios reales. El espacio XYZ (tabla 1.2) se obtiene mediante una transformación lineal de RGB, imponiendo como condiciones que la luminancia coincida con un valor triestímulo (en particular, el Y), lo que implica que la luminancia de los primarios X y Z ha de ser cero y la del primario Y la unidad. Evidentemente, tal exigencia conlleva que dichos primarios no pueden ser colores reales, lo que hace que la interpretación de las cosas en este espacio no tenga un significado físico tan elegante como en un espacio de tipo RGB. Sin embargo, la simplificación de las ecuaciones cuando se trabaja en este espacio, y especialmente, el hecho de que la luminancia coincida con un valor triestímulo hacen que el espacio CIE XYZ sea todavía hoy utilizado como el espacio estándar de la colorimetría. Las funciones de igualación de color y las coordenadas cromáticas del locus espectral de los observadores colorimétricos patrón RGB y XYZ (1931) se encuentran tabuladas en el apéndice de tablas. Estos observadores patrón fueron obtenidos para un campo visual de 2º, pero pueden en la práctica utilizarse con campos de hasta 4º. Para campos visuales de mayor tamaño, la CIE propuso en 1964 el nuevo observador patrón XYZ (10º), que se encuentra asimismo tabulado en el apéndice de tablas.

TABLA 1.1

TABLA 1.2

1.9 Definición de espacio uniforme

Sean Ti(C1) y Ti(C2) las componentes de C1 y C2 respectivamente en un espacio de Riemann. La distancia, d, entre dos puntos se define de la forma:

que es la ecuación de un elipsoide. Por consiguiente, todos los puntos que estén a una misma distancia, d, de un punto dado, se encontrarán en un elipsoide alrededor de dicho punto.

En el lenguaje de la colorimetría, un espacio de representación del color se dice que es uniforme si es euclídeo. Un espacio es euclídeo si la matriz métrica es la matriz unidad, esto es, si gij =1 cuando i=j y el resto de los coeficientes son nulos. En tal caso, la ecuación (1.24) se reduce a:

que es la ecuación de una esfera de radio d. Por consiguiente, todos los puntos que estén a una misma distancia, d, de un punto dado se encontrarán en una esfera de radio d alrededor de dicho punto, independientemente de la posición del mismo en el espacio.

1.10 Los espacios CIELAB y CIELUV

La condicion de espacio uniforme debe ser satisfecha por cualquier espacio de representación que vaya a ser utilizado para calcular diferencias de color, ya que, naturalmente, sólo de esta manera tiene sentido definir la diferencia de color entre dos puntos representados en el espacio como la distancia entre los mismos, en el sentido euclídeo de la palabra distancia. Como será bien sabido por el lector, los espacios CIE (1931) no son en absoluto uniformes. Por esta razón, la CIE propuso en 1976 los espacios uniformes conocidos como CIELAB y CIELUV.

Las coordenadas (L*, a*, b*) se definen de la forma:

siendo Xn,Yn,Zn los valores triestímulo del blanco de referencia.

Las coordenadas (L*, u*, v*) se definen de la forma:

siendo u’n, v’nlas coordenadas u’, v’ del blanco de referencia.

1.11 Descriptores perceptuales

Se puede demostrar que existe una razonable correlación entre las coor-denadas CIELAB/CIELUV y las definiciones de los descriptores perceptuales claridad, tono y croma. (Véase vocabulario de términos colorimétricos (CIE-1987).) La correlación es especialmente buena entre la coordenada L* y el value Munsell (valor Munsell), que es el descriptor que responde al concepto de claridad en el lenguaje del atlas Munsell. De hecho, se puede aceptar sin ningún problema que L* es diez veces el valor Munsell. Se puede admitir, aunque la correlación no es ni mucho menos tan buena, que el tono CIELAB definido como el ángulo que forma con la horizontal el vector que representa al color en el plano (a*, b*) y el croma CIELAB definido como el módulo de dicho vector, esto es:

son cuantificadores aceptables para los descriptores perceptuales de tono y croma (definidos con el lenguaje Munsell o con cualquier otra definición que se quiera hacer), respectivamente. Todo lo dicho para el espacio CIELAB se puede básicamente extender al espacio CIELUV. Nótese que la coordenada L* es común a ambos espacios. Sin embargo, la correlación entre (1.32) y (1.33) y los descriptores perceptuales de tono y croma es bastante peor que en CIELAB. En realidad, el espacio CIELUV dista bastante de cumplir las condiciones de uniformidad que se le presumen. La mala correlación entre descriptores y cuantificadores no es, de hecho, más que una consecuencia de la no uniformidad del espacio, aunque naturalmente, es extraordinariamente uniforme si se compara con el espacio XYZ.

1.12 Fórmulas de diferencia de color

Asumiendo uniformidad, la diferencia de color en los espacios CIELAB y CIELUV se calculará en definitiva de la forma:

Aunque estos espacios son todavía hoy ampliamente utilizados en la industria, especialmente el CIELAB, se han propuesto desde 1976 espacios que tienen, de hecho, mejor uniformidad (véase para un análisis comparado Mahy et al. 1994). Asimismo, existen numerosas fórmulas (Clark 1984, Seim y Valverg 1986, Luo y Rigg 1987, CIE 1995) que consiguen mejorar las prestaciones de la fórmula CIELAB, paliando de manera completamente empírica, en la medida de lo posible, los problemas residuales, pero no irrelevantes, que presenta el espacio CIELAB, debido a que su uniformidad sólo es relativamente buena. La mayoría de estas fórmulas son modificaciones más o menos complicadas de la propia fórmula CIELAB. Una de las de uso más extendido en la actualidad es la propuesta por la propia CIE y que se conoce como fórmula CIE94, cuya expresión es:

donde la diferencia de tono ΔH*ab se define como la parte de la diferencia de color, calculada con (1.34), que no es atribuible a diferencias de claridad o de croma, esto es:

Los parámetros kL , kC , kH sirven para ajustar las contribuciones relativas de las diferencias de claridad, croma y tono respectivamente, según las condiciones de visualización y de aplicación, cuando éstas son distintas de las condiciones de referencia que se encuentran en la tabla 1.3. En estas condiciones se adoptan los valores 2:1:1 como estándar.

TABLA 1.3

Iluminante

Simulador CIE del iluminante D65

Iluminación

1000 lux

Observador

Visión del color normal

Fondo

Uniforme y acromático con L

*

=50

Modo de visualización

Objeto

Tamaño de la muestra

Mayor de 4°

Separación entre muestras

Bordes coincidentes

Magnitud de la diferencia de color

De 0 a 5 unidades CIELAB

Estructura de la muestra

Uniforme

2. Sistemas de gestión del color

2.1 Introductión: ¿qué es la tecnología del color?

Para la mayoría de nosotros es incuestionable que nos encontramos inmersos en una gran revolutión tecnológica con la aparición de las tecnologías derivadas del estudio fundamental de la materia efectuado durante el siglo pasado, de aplicaciones especrficas de la física del estado sólido, de la optoelectrónica u otras disciplinas más que han permitido el estallido sociotecnológico de la microelectrónica y la informática. El fenómeno sociocultural asociado a esta revolutión tecnológica es la multimedia y términos asociados, como Internet, pero a niveles más cientrficos, todo este campo de conocimiento y aplicación tecnológica de la imagen recibe el nombre de Imaging, Imaging Science, o ciencias de la imagen.

En la era de la ofimática (Desktop Publishing), creatión electrónica de documentos en los que se combinan texto, imagen (y sonido), éstos se procesan, se transportan y se visualizan dentro de una amplia variedad de formas (fig. 2.1). En primer lugar, si necesitamos insertar algún tipo de imagen sobre el documento electrónico, nos encontramos con que tenemos una gran variedad de procedimientos para adquirir o captar una imagen en formato digital. Si suponemos que partimos de una escena real, ésta puede captarse mediante una cámara fotográfica conventional (fotoquímica) o de forma pictórica. Ahora bien, los formatos de estas primeras reproducciones del color de la escena no están en formato digital. Por eso, las opciones de captura digital de la escena son mediante cámaras digitales, videocámaras o escáneres, para registrar la copia fotográfica conventional, en formato papel o diapositiva, y la representatión estilística de la escena. Sin embargo, también existen otros medios para adquirir imágenes digitales, ya sea mediante la creatión artística por ordenador mediante aplicaciones informáticas de diseño gráfico, o bien mediante la importatión de archivos digitales de imágenes vía red local o Internet.

Fig. 2.1 Cadena completa de reproducción del color de una imagen.

El ámbito del tratamiento del documento electrónico es enorme: abarca la configuración de las páginas, la longitud del documento, la colación, a simple o doble cara, el color, la calidad de la imagen, el acabado y la encuadernación. Si el entorno de la oficina está conectado por red informática, aparecen nuevas cuestiones ligadas con la comunicación del medio informático –protocolo o lenguaje de comunicación, formato del fichero, lenguaje de descripción de las páginas, compresión/descompresión, administración del trabajo, interacción máquina-usuario, y controladores de los dispositivos/periféricos– que deben también tenerse en cuenta. Los sistemas de adquisición y tratamiento digital de la imagen procesan la información electrónica desde varias fuentes; las imágenes pueden proceder de un entorno local de red, de un dispositivo/periférico remoto, de estaciones de trabajo diferentes en el tratamiento del color, o de un escáner local. Después del procesado, un documento se comprime y se transmite, generalmente a varios lugares, por comunicación en red para la visualización, la edición o la impresión del mismo (fig. 2.1). Más aún, la tendencia en la industria se mueve hacia un entorno abierto, a diferencia del entorno cerrado del pasado. Esto significa que los dispositivos como escáneres, cámaras digitales, videocámaras, computadoras, estaciones de trabajo, pantallas de visualización, módems e impresoras procedentes de diferentes fabricantes se ensamblarán en un único sistema, pero también con sus peculiaridades, según las preferencias del usuario, profesional o no, de ahí el impacto sociotecnológico de la multimedia.

La tarea de disponer de un lenguaje común de comunicación entre los componentes del sistema, independientemente del sistema de control/operación, formato del fichero, lenguaje de descripción de las páginas y contenido de la información, es enorme, y los primeros pasos para conseguir esto se vienen llevando a cabo desde hace sólo unos diez años aproximadamente. En principio, el intercambio o la comunicación no debería causar alteración o pérdida de información. Sin embargo, en la estructura de un documento se encuentran textos principalmente, gráficos y tipos diferentes de imágenes, cada uno de ellos con características y representaciones distintas como el código ASCII (American Standard Code for Information Interchange) para el texto, vectores para los gráficos y código barrido (raster) para las imágenes. Cada tipo de imagen y sus atributos asociados, como la fuente de letra, el tamaño de la misma, el tipo de tramado de impresión (halftone), el nivel de gris, la resolución y el color tienen que tratarse de forma diferente. En un entorno tan complejo, es muy probable que se den bastantes problemas de compatibilidad cuando una imagen haya de capturarse o registrarse, transmitirse, visualizarse y transferirse. En los capítulos siguientes plantearemos solamente el aspecto del tratamiento del color en la imagen caracterizada tanto analógica como digitalmente denominado Color Imaging, que traduciremos al castellano como tecnología del color (Sharma, Trussell 1977a). Si bien este término lo hemos acuñado directamente al control del color en las tecnologías multimedia, también merecen incluirse por méritos históricos todos los aspectos de la colorimetría industrial clásica, como la tinción mediante colorantes y pigmentos, el control colorimétrico en alimentos, etc.

El concepto de calidad total de una imagen en color es subjetivo, porque el color es una sensación visual consciente. No obstante, veremos a lo largo de estos capítulos que la calidad en color de una imagen puede ajustarse a criterios objetivos que tienen en cuenta los aspectos perceptuales del color explicados ya en el capítulo anterior. Desde los albores de la Imaging Science, se determinó que existen cuatro áreas para la calidad total de una imagen en color (Farrell 1998, Jacobson 1995, Kang 1997: 269-270, Shaw 1999):

1.  La reproducción de niveles de intensidad (balance de grises –tone–) y del color: referente a los atributos perceptuales de claridad, tono y croma de la imagen original con respecto a los de la imagen reproducida.

2.  Los patrones de interferencia: que pueden ser aleatorios o periódicos, e incluyen por ejemplo el efecto moiré, marcas de agua, aparición de bandas, etc.

3.  La definición de la imagen: referente a la nitidez y resolución del detalle fino de la imagen.

4.  Las características de la superficie: incluye el brillo, la textura, la rugosidad, etc.

Estas cuatro áreas se pueden atribuir a la igualación/reproducción del color entre original/referencia/estándar y copia/muestra y a la estructura de la imagen. La reproducción de niveles de intensidad y del color es una consecuencia directa de la igualación/reproducción del color. Los factores que afectan a la igualación/reproducción del color son la transformación de color, la gama de colores reproducibles (gamut mapping), las condiciones de visualización y el medio de soporte para la imagen; conceptos que se presentarán en este capítulo. Los patrones de interferencia y la definición en la imagen son aspectos de la imagen que van ligados a las técnicas de procesado de la misma. Los factores que afectan a la estructura de la imagen son el muestreo (sampling), la cuantización, la compresión y la técnica del tramado impreso (halftoning). Las características de la superficie de la imagen están afectadas principalmente por el medio de soporte. Todos estos factores no son absolutamente independientes, sino que se encuentran bastante interrelacionados, por lo que son materia de investigación.

Veamos, como análisis final de este apartado, el diagrama de flujo del pro-ceso completo de impresión en artes gráficas (Agfa 1995) (fig. 2.2). Si partimos de una imagen original, codificada con primarios sustractivos CMY, como por ejemplo una escena fotografiada de forma convencional y reproducida en modo papel (print), el primer paso en la cadena de la reproducción del color del original es la captación del mismo, proceso que siempre será de carácter aditivo, es decir, se codifica la imagen con primarios aditivos RGB. Tras esta etapa, se pasa a la del procesado de la imagen, en el que obligatoriamente se ha de comprobar o controlar el balance de blanco (¿cómo se ha capturado el blanco del original?), el balance de contrastes o grises (¿aparece la copia en términos generales más oscura o más clara que el original?) y las diferencias de color (corrección de color). Tras este proceso, siempre obligatorio, se procede a la codificación o registro de la imagen reproducida en formato CMYK, porque la transferencia final de toda la información de color de la copia se pasa a una imprenta, dispositivo que funciona con primarios sustractivos.

Fig. 2.2 Proceso completo de reproducción del color en artes gráficas.

Antes de transferir la copia a reproducir a la sección de imprenta, es necesario comprobar si el procesado inicial sobre la imagen captada ha sido efectivo. Esto se puede realizar de varias maneras: bien directamente en pantalla o monitor, con el inconveniente de que este dispositivo codifica el color en modo aditivo, o bien mediante preimpresión en modo offset (convencional) u otros medios. Como, generalmente, la igualación prueba-estándar del cliente no será satisfactoria al 100 %, urge la necesidad de efectuar los últimos retoques sobre el fichero-imagen procesado inicialmente. Para ello, lo más conveniente es efectuar las correcciones de forma separada sobre los canales de color cian (C), magenta (M), amarillo (Y) y negro (K) (Margulis 1995). Tras estos retoques que, normalmente, se basan en la experiencia de los diseñadores gráficos, se procede al montaje de las cuatro separaciones de la copia para su reproducción por imprenta en modo offset o cualquier otro método. Si todos los procesos de la cadena se han ejecutado de forma correcta, el cliente no distinguirá ninguna diferencia de color entre su estándar y la copia y, por tanto, la relación comercial cliente-empresa se habrá efectuado de forma satisfactoria. (Tal como comentábamos anteriormente, quedaría incluir en el proceso de la reproducción los aspectos estructurales de la imagen, como la resolución o la nitidez u otros, que pueden provocar que el cliente rechaze la buena reproducción en color de la copia. Pero dichos aspectos van a quedar excluidos de los objetivos de este libro. Supondremos a partir de ahora que tales aspectos estructurales de reproducción serán perfectamente controlados.)

Si todos los dispositivos de tratamiento del color del proceso anterior de reproducción fueran de la misma naturaleza, todos aditivos o todos sustractivos; si los primarios de codificación del color de la imagen reproducida fueran ideales (Hunt 1995: 177-193); y si no existieran problemas de compatibilidad entre los lenguajes de comunicación del color, entre las estaciones de trabajo o computadoras y las aplicaciones informáticas de control del color que se escalonan en todo el proceso; no sería necesario efectuar pruebas ni retoques antes de la impresión final, ni que el maestro-diseñador o maestro-impresor adquiriera a través de bastantes años algunas reglas empíricas sobre el retoque del color que, en cualquier caso, no admiten una teoría física/química y matemática bien definida. Por tanto, el resto del capítulo intentará describir de forma objetiva la base subyacente de este problema sobre la gestión o administración del color en las tecnologías multimedia y analizar los aspectos fundamentales para solventarlo o, en todo caso, minimizarlo.

2.1.1 Espacios de color dependientes del dispositivo

El problema principal del procesado de la información electrónica de una imagen es la consistencia del color en el sistema de tratamiento: la apariencia del color de las imágenes de un documento debería permanecer constante cuando todo el documento, y las imágenes insertadas en él, se transfiere a dispositivos/periféricos diferentes y pasa por transformaciones de color, de ahí el nombre de sistemas de gestión del color (Color Management Systems: CMS).

El problema principal de partida es comprender qué significa espacio de representación del color dependiente del dispositivo. La descripción básica sobre el reto de los sistemas de gestión del color es el control de la reproducción del color de una imagen. Existen dos metodologías de reproducción: la aditiva y la sustractiva, RGB frente a CMY o CMYK. Por tanto, los dispositivos o periféricos de control del color –escáneres, cámaras, pantallas CRT o LCD, imprentas, impresoras de chorro de tinta, de sublimación o láser– deben ajustarse exclusivamente a un formato de codificación del color. Los escáneres, las cámaras fotográficas convencionales y digitales y las pantallas de tipo CRT o LCD son dispositivos aditivos, es decir, codifican en formato RGB. Cualquier tipo de imprenta o impresora codifica el color en formato CMY o CMYK, donde se incorpora la codificación en blanco/negro para optimizar el proceso de reproducción original en CMY (cap. 6).

Ahora bien, como los escáneres o las cámaras codifican en RGB al igual que las pantallas de visualización, y del mismo modo entre impresoras con el formato CMYK, no significa que el problema de incompatibilidad de espacios o lenguajes de color se haya solucionado ya, más bien empieza a complicarse. En primer lugar, ninguno de estos dispositivos puede diseñarse tecnológicamente de forma que sus primarios RGB o CYMK de reproducción sean los descritos como ideales, y ya se comprobará las consecuencias de esto en capítulos posteriores, cuando se analice más extensamente la tecnología del color de estos dispositivos.

En segundo lugar, ninguno de estos dispositivos comparte la misma terna de primarios de reproducción, incluso entre dispositivos del mismo tipo, ya que cada fabricante utiliza productos base o medios tecnológicos distintos que pueden diferenciar bastante los resultados de reproducción del color entre escáneres, cámaras, pantallas de visualización o impresoras. Las consecuencias de esto son graves. Ya que resulta más eficaz codificar digitalmente la información de color de forma relativa, valores en cada canal de color entre 0 y 1, aunque los 3 ó 4 valores de escalado absoluto se pueden transferir separadamente, esto no significa que la coincidencia de espacios RGB o CMYK en formato relativo entre dispositivos del mismo tipo sea perfecta, más bien en la mayoría de los casos es bastante diferente. Para comprender mejor estas aseveraciones, analicemos las formas de la figura 2.3, donde se representan de forma tridimensional cómo se distribuyen los colores en los espacios de representación o lenguajes básicos del color RGB, CMYK y HLS, como primera selección de espacio perceptual. En el espacio RGB, las coordenadas (1,0,0), (0,1,0) y (0,0,1) marcan respectivamente la posición de los primarios RGB (y de forma análoga para los primarios CMY en la figura inferior), y las coordenadas (0,0,0) y (1,1,1) para los colores negro (K) y blanco (W), que resultan invertirse de posición en el espacio CMY. Pero, claro está, aunque estas representaciones 3-D sean muy ilustrativas porque todos los lenguajes de color de los dispositivos de control del color se codificarán de la misma forma relativa, la información absoluta puede ser muy diferente. Así, los primarios rojos (1,0,0) de un escáner o un monitor CRT, o entre dos monitores CRT, pueden ser espectral y colorimétricamente diferentes; el blanco (1,1,1) de una pantalla LCD y el blanco-papel (1,1,1) que considera una impresora convencional tampoco son absolutamente iguales, hablando en términos espectrales y colorimétricos; ni siquiera son iguales en sentido absoluto la definición y codificación del negro (0,0,0) entre dispositivos del mismo tipo o cruzados (la pantalla apagada para un monitor RGB y la tinta negra para una impresora CMYK, por ejemplo). Por lo tanto, no significa lo mismo RGB o CMYK entre escáneres o impresoras de chorro de tinta de fabricantes distintos: cada espacio RGB (o CMYK) de cada escáner (o impresora) debe analizarse espectral y colorimétricamente, para derivar las causas de las semejanzas y diferencias en la codificación y representación del color entre estos dispositivos cuando son fabricados de forma distinta. No olvidemos, por tanto, que el impacto sociotecnológico y cultural de la multimedia es que cada persona, más o menos experta en la comprensión y manejo del color, tiene libertad para configurar su propio equipo multimedia: su escáner, su pantalla de visualización, su computadora y su impresora. Y que el ensamblaje de dispositivos tan dispares y de fabricantes diferentes debería proporcionar una gran compatibilidad o coordinación en el uso y manipulación del color en las imágenes insertadas en los documentos.

Fig. 2.3 Representación tridimensional de los espacios básicos de representación del color dependientes de un dispositivo aditivo (RGB) o sustractivo (CMY). Se representa también de forma tridimensional el espacio HLS como primera elección sencilla de representar de forma perceptual los colores codificados de forma local por un dispositivo multimedia.

En tercer lugar, un problema derivado de lo anterior es el problema de la interconexión de dispositivos o la comunicación de lenguajes o espacios de color (fig. 2.4). Supongamos que en un entorno ofimático cualquiera, ya sea doméstico o profesional, se dispone de varios dispositivos de entrada o de captura de imágenes y otros tantos de dispositivos de salida (pantallas de visualización e impresoras), todos ellos conectados entre sí en un entorno de red local, por ejemplo. Entonces, lo que no parece lógico es establecer una conexión uno a uno entre pares de dispositivos entrada-salida, crear tantos diccionarios de lenguajes de color como pares distintos de dispositivos entrada-salida (m × n diccionario). El coste computacional y los problemas de compatibilidad serían evidentemente enormes. La parte superior de la figura 2.4 se correspondería con el concepto de «espacio dependiente del dispositivo». Por tanto, parece más lógico establecer algún tipo de espacio de representación del color que actúe como nexo o enlace común entre todos los dispositivos de entrada y de salida (m + n diccionarios), tal como se muestra en la parte inferior de la figura. La pregunta, por tanto, es: ¿cuál podría ser este lenguaje común de color?

Fig. 2.4 Caracterización de dispositivos de control del color de una imagen según el estilo de codificación del color dependiente del dispositivo (parte superior) o independiente del dispositivo (parte inferior).

Este último problema se puede plantear de forma más realista mediante el listado siguiente sobre espacios de representación del color más comunes usados en tecnología del color (tabla 2.1). Si bien los espacios básicos de representación son RGB, CMYK y HLS, ya parece evidente según la figura 2.3 que no va a ser fácil establecer el diccionario o la transformación de color entre los espacios RGB y CMYK, ni siquiera la transformación RGB ↔ HLS resulta sencilla porque es fraccionaria o por partes (Kang 1997: 7). Si consideramos los espacios colorimétricos de la CIE, tanto los no perceptualmente uniformes como los que sí lo son, el abanico de posibilidades de seleccionar se amplía bastante. Si descartamos las transformaciones de color a los atlas de color Munsell y NCS, las transformaciones entre los espacios CIE están bien definidas, pero ¿cuál elegir? Por último, si consideramos los espacios dependientes de los dispositivos, todo se complica demasiado, pero el razonamiento siguiente es bastante explícito: no podemos seleccionar como lenguaje común de color ningún espacio de color dependiente del dispositivo.

TABLA 2.1Listado de los espacios de representación del color más comunes usados en tecnología del color

Con este primer análisis, Xu y Holub (1992) estudiaron las propiedades deseables en un espacio de color estándar común para la tecnología del color, las cuales listamos a continuación:

1.  Tener escalas numéricas aproximadamente independientes y perceptualmente uniformes para las dimensiones perceptuales del color: claridad, tono y croma. En especial, debería separar la información de la escala de grises (claridad) de una imagen de la de cromaticidad (tono + croma).

2.  Incorporar un modelo de adaptación cromática (o equivalencia del punto blanco/negro) para que los blancos de medios diferentes fueran independientes del punto neutro en la representación de la imagen. El paso de un blanco a otro debe tener en cuenta las transformaciones de color dentro y fuera del espacio de color estándar.

3.  Ser independiente del dispositivo/periférico, con valores que fueran medidos y relacionados con respecto al observador estándar.

4.  Ser posible efectuar las transformaciones directas o inversas a este espacio de color mediante cálculos simples sobre un hardware barato. Como consecuencia de este requisito, existe la necesidad de registrar de forma exacta los valores cromáticos dentro y fuera del dispositivo.

5.  Utilizar la digitalización por bits de forma eficiente, con tasas competitivas de compresión de la imagen.

6.  Usar de forma eficiente un esquema regular de cuantización.

7.  Incorporar el concepto inteligible y aceptado de un error tipo diferencia de color.

8.  Facilitar la mezcla aditiva de colores.

Así, se efectuó un test comparativo entre la mayoría de los espacios de color indicados en la tabla 2.1 con la conclusión de que los espacios CIE-L*a*b* y CIE-L*u*v* son los más favorables para la tecnología del color (tabla 2.2). Sin embargo, estos espacios de representación del color dependen del espacio intermedio CIE-XYZ, por lo que, en esencia, el espacio de color estándar como lenguaje común de color es el CIE-XYZ más una transformación de adaptación cromática bien establecida.

No obstante, y como preámbulo a un apartado posterior, dado que la información en color para una imagen cualquiera no se codifica con valores triestímulo sino con valores digitales o niveles de gris, se está recomendando, desde los organismos internacionales de estandarización (de los que hablaremos más adelante) dos espacios de representación del color, sRGB y sYCC (IEC 1999), como estándares de codificación, conexión, compresión y transmisión de imágenes digitales. Esto no significa que el tema vuelva a la torre de Babel inicial, al contrario: debido a que los espacios sRGB y sYCC poseen unas transformaciones de color bien definidas con el espacio CIE-XYZ, se siguen corroborando las conclusiones anteriores de Xu y Holub.

TABLA 2.2Comparación entre espacios de representación del color

2.2 Aspectos de la reproducción cruzada del color

El problema principal del procesado de la información electrónica de una imagen es el control de la apariencia del color de las imágenes de un documento cuando se ha de transferir a dispositivos/periféricos diferentes y pasar por varias transformaciones de color. En lo referente al aspecto del color en una imagen, el problema se traduce en el control de la igualación de la imagen reproducida o copia vs. imagen original, proceso que denominaremos a partir de ahora reproducción del color, la cual, como ya se va advirtiendo desde los apartados anteriores, es en muchos momentos un problema de reproducción entre dispositivos aditivos y sustractivos, entre escáneres, cámaras, pantallas de visualización e impresoras, de ahí que sea conveniente remarcar estos procesos como reproducciones cruzadas del color. Por tanto, los problemas de la reproducción cruzada del color son:

1.  La codificación del color en un espacio de representación dependiente del dispositivo/periférico de control de la imagen (Device-Dependent Color Spaces), como por ejemplo la codificación RGB de monitores CRT o la codificación de tintas CMYK de las impresoras. Aspecto éste que ya ha sido abordado en el apartado anterior.

2.  La transformación de una codificación cromática dependiente de un dispositivo a otra codificación de color dependiente de un dispositivo diferente, por diseño o por la naturaleza propia de soporte del color: ¿cómo pasar de valores RGB a valores CMYK, de monitor a impresora? Este concepto se definirá como transformación del color, y del cual tendremos la oportunidad de analizar un ejemplo numérico en un apartado posterior, así como estudiar los aspectos propios de este problema en escáneres y cámaras, pantallas de visualización e impresoras, en capítulos posteriores.

3.  La equivalencia del punto blanco/negro en una transformación de color. Los colores blanco y negro delimitan el rango dinámico de intensidades o contrastes reproducibles (balance de grises): el blanco en pantalla de un monitor CRT no se caracteriza colorimétricamente igual que el blanco del papel para fotocopiadora.

4.  La gama de colores reproducibles (gamut mapping), puesto que diferirán en tamaño y en características al aplicar una transformación de color entre dispositivos diferentes: colores que son reproducibles en un dispositivo pueden no serlo en otro distinto y viceversa. Este aspecto se analizará a continuación.

5.  La diferencia de medios o sistemas de soporte/presentación/control de la imagen, porque el fundamento teórico de reproducción del color puede ser muy diferente: un televisor es un sistema aditivo de reproducción del color, mientras que una cámara fotográfica convencional es un sistema sustractivo de reproducción del color en modo print y transparencia o diapositiva. La consideración del medio influye muchísimo en el enfoque con que se ha de tratar la equivalencia blanco/negro y la gama de colores reproducibles para aplicar satisfactoriamente la transformación de color (tabla 2.3).

6.  Las condiciones de visualización con que se efectúe, directa o indirectamente, la comparación de la reproducción del color entre copia y original, o sea, el control de calidad del color. En este aspecto es donde interviene de manera especial y fundamental el observador o el sistema visual humano (SVH), con todos sus aspectos de percepción visual, y las condiciones de iluminación, que incluyen la geometría fuente luminosa/observador y las características espectrofotométricas de la fuente luminosa.

7.  El juicio subjetivo de la comparación visual entre la referencia y la muestra, conocido como apariencia del color, que va ligado a las condiciones del entorno y a la diferencia de medios. Este aspecto pone de manifiesto que, aunque encontremos una descripción cuantitativa o psicofísica del color (colorimetría), ésta nunca ofrecerá una equivalencia directa con la apariencia del color.

TABLA 2.3Características de medios diferentes de reproducción del color

8.  La variabilidad temporal de funcionamiento total y estructural de los dispositivos/periféricos del sistema de tratamiento en color de la imagen. Este aspecto obliga a buscar un procedimiento general de control con subprocedimientos flexibles y eficientes ante inestabilidades. Así, se identificará la caracterización como el procedimiento general y como calibración a los subprocedimientos a efectuar ante posibles alteraciones en el control del color.

En realidad, por tanto, los capítulos siguientes sobre escáneres y cámaras (cap. 3), pantallas de visualización como los monitores CRT (cap. 5) e impresoras (cap. 6) plantearán, analizarán y resolverán los problemas específicos de estos dispositivos, como la caracterización colorimétrica y la transformación de color al espacio CIE-XYZ.

2.2.1 La gama de colores reproducibles

La gama de colores reproducibles (gamut mapping) es uno de los componentes de cualquier sistema de reproducción del color; su técnica o tarea consiste en asignar colores en un dispositivo de salida a partir de los colores del dispositivo de entrada. En este sentido, la gama de reproducción está siempre presente en todos los sistemas de reproducción del color, incluso aunque esté en la mayo-ría de los casos ejecutada de forma implícita. Sin embargo, puede verse también como una extensión de los modelos de apariencia del color, como el propósito de igualar la apariencia global de las imágenes (colores relacionados) en vez de la apariencia de los colores aislados. Este sería el segundo enfoque y el más apropiado para todas las aplicaciones de la tecnología del color, como en las artes gráficas.

Para comprender los algoritmos principales de la técnica gamut mapping, los cuales se han ido desarrollando a lo largo de los últimos diez años en tres ciclos generacionales (Morovic, Luo 1999; Morovic, Luo 2001), es necesario tener una comprensión clara de cuál es la función de esta técnica, en qué etapa del proceso de reproducción del color ha de ejecutarse y cuáles son sus componentes principales.

2.2.1.1 Fundamentos sobre la gama de colores reproducibles

La gama de colores reproducibles sobre cualquier dispositivo multimedia se puede representar como un sólido en un espacio de color, un espacio definido por CIE o definido por un modelo de apariencia del color. La función de la técnica de la gama de reproducción es, por tanto, describir una forma de representar colores a partir de la gama original de colores reproducidos dentro de la gama final de colores reproducibles. El objetivo de esta representación o proyección es asegurar que la apariencia del color de una reproducción sea lo más cercana posible al original. Es importante volver a recordar que lo que se necesita es mantener la similitud en la apariencia global en vez de la apariencia de los colores individuales, que es imposible en la mayoría de los casos. Para ilustrar la importancia del concepto de la gama de reproducción, la figura 2.5 (véase apéndice de color) muestra aproximadamente en el espacio CIE-L*a*b* las gamas de reproducción de un monitor CRT, como dispositivo aditivo RGB, y una impresora de chorro de tinta, como dispositivo sustractivo CMYK. Si efectuáramos cortes transversales del tipo L*-Cab* con tono hab* constante, o del tipo a*-b* con claridad L* constante, se podría observar claramente que la pérdida de gama de colores azulados, violáceos y purpurados es grande en la impresora, mientras que ésta misma nos permite obtener una gama más amplia de colores amarillentos que el monitor CRT. Ahora bien, como cada imagen visualizada sobre el monitor –y con pretensión de transferirse sobre la impresora– presenta su propia apariencia del color bajo su subgama de reproducción, el objetivo de las técnicas de gamut mapping es transformar esta subgama de reproducción en RGB en otra subgama en CMYK, de forma que la apariencia del color de la imagen RGB y CMYK sea aproximadamente constante. Por tanto, los colores aislados de las gamas completas de reproducción (fig. 2.5, véase apéndice de color) del monitor RGB y de la impresora CMYK deben seleccionarse acertadamente para conseguir este fin, con la dificultad que supone, por ejemplo, trazar una proyección entre un color azul saturado del monitor –que no tiene correspondencia aislada con algún color azul de la impresora– con otro color azul menos saturado de la impresora, para conseguir que la apariencia azul de la imagen en cuestión sea constante.

La técnica de la gama de reproducción es solamente un paso más en un proceso de reproducción del color. Incluso aquellas técnicas de reproducción que no tienen explícitamente una etapa de proyección de la gama de colores la incluyen. Esta proyección produce implícitamente una igualación de los colores en términos cuantitativos –por ejemplo con valores triestímulo CIE-XYZ o coordenadas CIE-L*a*b*– entre el original y la copia, donde sea también físicamente posible el recorte (clipping) de los colores sobre el contorno de la gama de reproducción de los colores originales que no están dentro de ella. Así pues, los resultados de la proyección de la gama de colores reproducibles dependen también de las otras etapas del proceso de reproducción y de la elección del entorno (espacio o modelo de apariencia del color) donde la técnica o algoritmo va a ejecutarse.

Dado que la función de la gama de colores reproducibles es conseguir una igualación de apariencia, se necesita proyectar los atributos perceptuales: claridad, croma y tono. Para que esto sea posible, es necesario tener información cuantitativa acerca de las gamas de colores originales y finales. Aunque esta igualación es preferible que se realice con atributos perceptuales, la mayoría de los algoritmos propuestos (de los que presentaremos más adelante alguno de ellos) usan espacios uniformes, como CIE-L*a*b* o CIE-L*u*v*, y por tanto, las proyecciones están en las dimensiones de éstos.

Como elección para proyectar las gamas de colores, se opta por dos concepciones. La primera, que es posible proyectar la gama del dispositivo de entrada u original y la gama del dispositivo de salida o de reproducción, por lo que sería independiente del contenido o tipo de imagen (image independent mapping). Este es el enfoque más común adoptado por los fabricantes de los dispositivos multimedia, y que también incorporan de peor o mejor forma las aplicaciones ofimáticas. La segunda es que también se puede proyectar entre la gama de colores de la imagen original y la de la reproducción, por lo que claramente depende del contenido y tipo de imagen (image dependent mapping). Tiene la ventaja de que la proyección o registro distorsiona lo menos posible en el entorno global de la imagen. Si se considera toda la gama de colores del dispositivo de entrada, algunos colores se modificarán excesivamente para acomodar colores que incluso no están presentes en la imagen considerada.

2.2.1.2 Proyección sobre el tono

Puesto que el tono es el atributo perceptual que nos permite discriminar cromáticamente con la mayor exactitud y el atributo de mejor acuerdo entre individuos, la mayoría de los autores proponen mantenerlo inalterado. En este caso, la única dificultad es que, aunque todos los algoritmos excepto uno no cambian el tono, mantienen solamente el ángulo tono hab* en CIE-L*a*b*, el cual es una representación imperfecta del tono percibido. Esto puede producir cambios en el tono percibido a pesar de que los colores se están moviendo en planos de ángulo tono constante.

2.2.1.3 Proyección sobre la claridad

Fig. 2.6 Ejemplos gráficos más usados en las técnicas de proyección de las gamas de claridad en un proceso de reproducción del color entre un dispositivo de entrada (línea discontinua) y uno de salida (línea continua).

Sin embargo, la mayoría de los algoritmos propuestos usan la compresión lineal de la claridad (fig. 2.6), el cual tiene una ecuación bien característica:

Como se puede analizar, esta ecuación no es más que una interpolación lineal con el detalle importante que la variable s, como pendiente de la recta, es menor que 1, de ahí que se trate de un efecto de compresión, porque generalmente las capacidades de reproducción del color del dispositivo de salida son más reducidas que las del de entrada. Sin embargo, el efecto contrario (que s sea mayor que 1) no comprime sino que amplia, readapta el rango de claridad más pequeño a un rango más grande. Tal técnica, también muy utilizada en el tratamiento digital de la imagen, recibe el nombre genérico de ecualización de histograma.

De forma opcional, la claridad puede comprimirse de modo no lineal –donde los colores con claridad media se retienen y los colores claros y oscuros se comprimen o ecualizan–, o bien mediante una función de recorte suave (soft-clipping), tal como aparece en la representación derecha de la figura 2.6. En parte, esto es similar a las curvas de balance de grises (tone reproduction curves) usadas tradicionalmente en artes gráficas, y es claramente dependiente del tipo de imagen.

2.2.1.4 Proyección sobre el croma

Se ejecuta generalmente después del algoritmo de proyección de la gama de claridad. En la mayoría de los estudios acerca de la proyección de la claridad, la técnica posterior de proyección del croma es simplemente una compresión lineal en planos de tono constante y a lo largo de líneas de claridad constante (fig. 2.7