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Junio 2019
Seguro que si en algún momento te has dedicado o interesado por el mundo de la fotografía has oído hablar de un sistema para especificar estímulos cromáticos basado en valores triestímulos de los tres colores primarios y un observador estándar, ¿verdad que si?. Si la respuesta anterior fue negativa, podemos decirte que quien desarrolló ese sistema fue la Commission International de la Comisión Internacional de la Iluminación francesa (CIE) en 1931. Esto dio lugar a lo que ahora conocemos como triángulo CIE.
Resumen de la teoría
El triángulo CIE (acrónimo de la comisión antes mencionada) caracteriza los colores por un parámetro de luminancia Y, y dos coordenadas de color X e Y que especifican un punto sobre el diagrama de cromaticidad. Este sistema ofrece más precisión en la medida del color que los sistemas Munsell y Ostwald, porque los parámetros están basados en la Distribución de Energía Espectra (SPD) de la luz emitida por el objeto coloreado, y está factorizado por las curvas de sensibilidad, las cuales han sido medidas por el ojo humano.
Basado en el hecho de que el ojo humano tiene tres tipos diferentes de conos sensibles al color, la respuesta del ojo se describe mejor en términos de tres valores triestímulos. Sin embargo, una vez que esto se logra, se encuentra que cualquier color puede ser expresado en términos de dos coordenadas de colores X e Y.
Los colores que se pueden obtener por combinación de un determinado conjunto de tres colores primarios (tales como azul, verde y rojo de una pantalla de televisión), están representados sobre el diagrama de complicidad por el triángulo construido uniendo las coordenadas de los tres colores. De ahí que se conozca como triángulo CIE.
El Observador
Según la teoría tricromática de la visión de los colores, cualquier observador (ficticio) puede igualar un estímulo de color ofrecido con la mezcla aditiva de tres primarios. Esto es, cualquier estimulo cromático se puede especificar mediante la cantidad de primarios que un observador necesita para igualar o hacer corresponder ese estímulo.
Es importante señalar que el observador para CIE no es otra cosa que el resultado de experiencias donde muchos observadores reales se enfrentaron al reto de igualar una luz monocromática proporcionada por la mezcla de tres luces primarias. Por lo tanto, este observador no es más que una tabla donde aparecen las cantidades de cada primario que un observador debe usar para obtener las diferentes longitudes de onda del espectro visible.
Funciones de correspondencia e igualación de colores para los primarios CIE XYZ, donde se pueden comprobar las cantidades medias de cada uno de los tres colores para igualar una unidad de luz en cada longitud de onda.
Valores Triestímulos
El sistema CIE de determinación del color se basa en la elección de tres primarios como colores patrón para la formación por mezclas aditivas de todos los demás colores del espectro. Los valores triestímulos son las cantidades de los tres colores primarios (rojo, verde y azul) que permiten describir un estímulo cromático. Los triestímulos del Triángulo CIE se llaman X, Y y Z.
Es imposible encontrar tres colores primarios reales de los que, con sus mezclas aditivas, se puedan obtener todos los colores existentes. Es por ello que en un sistema de reproducción del color aditivo real solo se puede mostrar un gamut (gama de colores reproducibles) limitado.
Primarios Imaginarios
En 1931, CIE decidió usar tres primarios imaginarios donde los valores triestímulos X, Y y Z fueran siempre positivos para todos los estímulos reales posibles. El valor Y era directamente proporcional a la luminaria del total de la mezcla aditiva y por lo tanto una sensibilidad espectral que correspondiera a la sensibilidad luminosa del ojo humano.
Cuando añadimos a la luminancia Y los componentes X y Z (sin luminancia) se obtienen los valores triestímulos XYZ que ostenta la propiedad de llevar incluidas las características espectrales de la visión humana del color.
Espacio de color CIE 1931 vs. 1976 (CIELAB)
Existían dos problemas en la especificación de colores en términos de valores triestímulos y el espacio cromático. Por un lado, dicha especificación es de difícil interpretación en términos de dimensiones psicofícias de percepción del color: brillo, tono y coloración. Por otro, ni el sistema XYZ y los diagramas de cromaticidad son uniformes y ello dificulta el cálculo de las diferencias entre dos estímulos de color.
Todo esto provocó que la necesidad de un espacio de color uniforme condujera a la transformación de una serie de transformaciones no lineales del espacio CIE 1931 que concluyó en la especificación concreta de una de estas transformaciones en lo que se dio en llamar CIE 1976 Lab. Esta especificó dos espacios de color emitidos (self-luminous) y otro para los colores es superficies.
Esta revisión CIELAB permitió especificar estímulos de color en un espacio tridimensional, donde L (luminosidad) va de 0 a 100 mientras que a y b representan las variaciones entre el rojo-verdoso y amarillo azulado. En caso de ser valor 0 son acromáticos y entonces L representa la escala cromática de grises.
Coordenadas de cromaticidad CIE X,Y,Z
Es conveniente, tanto para la comprensión conceptual como para el cálculo, tener una representación del color «puro» en ausencia de la luminancia. La CIE estandarizó un procedimiento para obtener dos valores cromáticos X e Y a partir de los valores triestímulos XYZ, que se obtienen por medio de la transformación proyectiva:
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z)
Siendo la cromaticidad total = 1= x + y + z
De esta manera, un color puede mostrarse en un sistema cartesiano (diagrama de cromaticidad) como un punto de coordenadas (x,y). Esto es lo que se ha realizado en la figura en la que se han representado los colores del espectro.
La curva resultante, denominada locus, está determinada por las coordenadas de cromaticidad correspondientes a los imaginarios rojo y verde de cada uno de los colores. Estas coordenadas están calculadas a partir de los valores triestímulos. Un color queda definido en el sistema del Triángulo CIE por medio de sus coordenadas de cromaticidad. Por ejemplo: un color F cuya longitud de onda es de 560 nm, tiene unos valores triestímulos de:
X=0.5945, Y=0.9950, Z=0.0039
La suma es X+Y+Z=1.5934
Las coordenadas de cromaticidad del color F serán:
x = 0.5945/1.5934=0.3731
y = 0.9950/1.5934=0.6244
z = 0.0039/1.5934=0.0025
Los valores X e Y son los que se dibujan como coordenadas planas del color F. Si esto lo repetimos para todos los colores espectrales nos encontraremos con el gráfico denominado Diagrama de Cromaticidad CIE.
Utilización e interpretación del Locus
Puesto que cualquiera que sea el color ha de cumplirse que X + Y + Z = 1, no existirá ningún color fuera del triángulo R-V-A llamado triángulo de Maxwell.
Si unimos con una línea recta la longitud de onda de 400 nm con la longitud de onda de 700 nm nos encontraremos con la separación entre los colores reales y los imaginarios. La sensación de púrpura no puede obtenerse por medio de una sola longitud de onda. Para producir púrpuras se necesita una mezcla de ondas largas y ondas cortas, sin que contribuyan las ondas medias en su composición. Una vez cerrado el locus por medio de la línea de los púrpuras tendremos el espacio en el que se encuentran todos los colores del espectro.
- Tono
Sea un color P. Llamaremos longitud de onda dominante o tono del color a la intersección de la recta definida por P y el iluminante con el locus. La saturación del color viene determinada por la cercanía o lejanía del color respecto a la situación del iluminante. Cuanta más cerca esté del iluminante menos saturado es el color. Los colores totalmente saturados están en el perímetro del locus. La saturación suele darse en % de la relación de distancias existentes entre el iluminante y el locus y el iluminante y el color. En el ejemplo de la figura, la tinta P está definida por sus coordenadas cromáticas: (x,y)=(0.375 , 0.397)
- Saturación
Prolongando la recta CP encontramos el punto Q situado en el perímetro del locus, que nos marca 575 nm que es la longitud de onda dominante. La saturación del color será CP/CQ = 0.39. Diremos que el color está saturado al 39%.
- Luminosidad
La tercera variable del color, el valor, viene determinado en el sistema CIE por el factor de luminosidad Y. Este factor no se encuentra en el diagrama CIE sino que se especifica aparte, como ya se ha indicado.