TEORÍA DEL COLOR

1. PERCEPCIÓN DEL COLOR

Los colores percibidos por el ser humano se dan a través de los ojos, recepcionando la luz a través de la retina y sus capas, en las cuales tenemos células especializadas en la detección de las diferentes longitudes de onda, propias de cada color.

EL OJO

Este órgano funciona como una cámara oscura que permite la entrada de la luz mediante una apertura frontal (pupila), un lente para enfocar (cristalino) y una superficie de detección (retina), esta participa en el proceso de percepción de formas y colores.

 

LA RETINA

Es una capa que recubre el ojo en la parte posterior de este, en esta superficie se proyecta la imagen obtenida por el ingreso a través de la pupila.

En su superficie se encuentran distribuidas una gran cantidad de células llamadas bastones y conos, las cuales están encargadas del reconocimiento del color mediante la medida de la longitud de onda entrante por la luz.

BASTONES

Estos son sensibles solo a bajas intensidades de luz, estas son más proclives a reconocer los colores entre el azul y el verde (500nm aprox) y prácticamente insensibles al color rojo (640nm o más); podemos encontrar en la retina aproximadamente entre 90 a 100 millones de bastones, los cuales se encuentran en mayor cantidad en comparación con los conos (13 a 1); son también los que se concentran en la parte externa de la retina haciéndose del dominio de la visión periférica.

CONOS

Son muy parecidos a los bastones estructuralmente hablando, pero a diferencia de estos necesitan de una cantidad mayor de intensidad luminosa para poder activarse, son encargados de la visión fotópica ya que estos sólo trabajan en condiciones diurnas.

A diferencia de los bastones tienen 3 tipos distintos de conos:

• Conos S: Trabajan a 420 nm y están encargados de la percepción del color azul del espectro.

• Conos M: Trabajan a 530 nm y están encargados de la percepción del color verde del espectro.

• Conos L: Trabajan a 560 nm y están encargados de la percepción de los colores verde y amarillo del espectro.

1.1 SENSIBILIDAD ESPECTRAL DEL OJO HUMANO

En la siguiente imagen se muestran las curvas de delicadeza referente de bastones (R) y conos (L, My S). Percatarse que estas curvas sólo señalan la clase de longitud de onda a las que son perceptibles y la postura en la que exhiben su máxima réplica.  

Estas curvas nos dejan determinar dos ideas:

• El ojo no es apreciable al rojo, verde y azul como se cree regularmente. Si bien la pauta RGB es una conclusión de la forma en que funciona la vista humana, no hay enlace entre sí con la réplica espectral de conos.

• Los conos L y M contienen réplicas muy estrechas; el motivo reposa en la sucesión gradual que tiene lugar en lo primitivo (sólo teníamos conos S y M) y que terminó en los primates superiores y el ser humano.  Se cree que una deformación en los genes de los conos M trajo como consecuencia la aparición de los conos L con una delicadeza espectral hacia el rojo. 

1.2 PROCESO DEL COLOR POR OPOSICIÓN

El inicio de esta serie de la teoría del proceso por oposición reposa en la realidad de los ganglios, que primeramente en un análisis distinguen tres clases:

• Los que transforman la fuerza completa de la luz percibida, a través de la adición de la réplica de todos los conos: responsable del eje blanco-negro.

• Los que transforman la discrepancia de agitación entre los conos L y M: precisan el eje rojo- verde. 

• Los que lo hacen entre una sumatoria de los L y M y los conos S, que son los que precisan el eje azul-amarillo.

Revisando esta agrupación, nos muestra el motivo por el que la teoría tricromática y la teoría del proceso por oposición, destacan favorablemente la percepción del color:

• La teoría tricromática expresa la captura de la investigación cromática de la luz que incide.

• La teoría del proceso por oposición expresa la transformación de comparación al que se tiene con la investigación capturada por los conos. 

La investigación recibida es transformada por los nervios ópticos a la corteza visual, donde se da la percepción del color con un brillo, matiz y saturación. 

1.3 LA CURVA DE SENSIBILIDAD FOTÓPICA

Si la vista humana es expuesta a varias fuentes de luz monocromáticas de igual energía, la percepción no será la misma. Lo que da lugar a la curva de sensibilidad fotópica, que no muestra que los colores de los extremos visibles (rojo y azul-violetas profundas) siempre las veremos como colores oscuros.   

2. COLOR LUZ  Y COLOR PIGMENTO

El color está estrechamente relacionado con la luz y la manera en que ésta se refleja.

Podemos diferenciar por esto, dos tipos de color: el color luz y el color pigmento.

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2.1 COLOR LUZ (síntesis aditiva)

Tenemos tres tipos de conos: los sensibles a la luz roja, a la luz verde y a la luz azul.

Por lo tanto, los colores luz primarios serían el rojo, verde y azul. Y, si mezclamos estos colores, obtenemos el color blanco.

En este caso hablamos de síntesis aditiva del color ya que al mezclarse dos radiaciones electromagnéticas la resultante es otra longitud de onda más luminosa, es decir, al mezclar estos colores luz primarios es que se obtiene el color blanco (sumamos luz).

Este es el modelo RGB (rojo, verde y azul en inglés) y es el sistema más adecuado para usar en monitores de ordenadores, páginas webs, televisión, es decir, en soportes digitales.

Colores primarios aditivos: Los tres colores luz, considerados fundamentales y elegidos como primarios son.

LUZ ROJA

LUZ VERDE

LUZ AZUL

Colores secundarios aditivos: La mezcla o síntesis aditiva, es la obtención de la luz blanca con los tres colores primarios, además de la aparición de los llamados secundarios que son la mezcla de los primarios entre si.

LUZ ROJA + LUZ VERDE = LUZ AMARILLA.

LUZ VERDE + LUZ AZUL = LUZ CYAN. 

LUZ ROJA + LUZ AZUL = LUZ MAGENTA.

Las imágenes RGB utilizan tres colores para reproducir en pantalla hasta 16,7 millones de colores.

El modo de colores RGB se basa en la síntesis aditiva. Para representar un color se mezclan los tres colores de luz primarios. RGB asigna un valor de intensidad a cada píxel que se encuentran entre 0 (negro) y 255 (blanco) para cada uno de los componentes RGB de una imagen en color. Por ejemplo, un color rojo brillante podría tener un valor R de 246, un valor G de 20 y un valor B de 50. Pero el rojo más brillante que se podrá conseguir es el R: 255, G: 0, B: 0.

Cuando los valores de los tres componentes son idénticos, se obtiene un matiz de gris. Si el valor de todos los componentes es de 255, el resultado será blanco puro, y será negro puro si todos los componentes tienen un valor 0.

Los tres modos o modelos de color más usados son los llamados RGB y CMYK, además del "hermano pequeño" del modelo RGB, el sRGB.

Modo de color sRGB, el favorito de la web

El espacio de colores sRGB con la "s" de small, pequeño en inglés, puede reproducir un rango de colores menor que el modo RGB. Sin embargo, se ha convertido en el modelo de color más popular y utilizado.

sRGB nació como una manera de simplificar los colores para las imágenes en internet, que necesitan tener un tamaño reducido en cuanto a su peso y que son vistas en dispositivos incapaces de reproducir tantos colores como los que muestra el modelo de color RGB.

Muchas aplicaciones, monitores, móviles y tabletas prefieren sRGB para trabajar con imágenes. Por ejemplo: Android utiliza los colores sRGB para representar sus gráficos, sRGB es la base del formato gráfico PNG y sRGB es el que utilizan los navegadores web, en los que las imágenes aparecen más claras y saturadas que si usaran el modo RGB. Cuando la velocidad manda, sRGB es el modelo de colores más preferido.

RESUMIENDO: 

Bastan tres colores (rojo, verde y azul) para obtener todos los demás mediante superposiciones. Estos tres colores se denominan primarios, y la obtención del resto de los colores mediante la superposición de los tres primeros se denomina síntesis aditiva. Con este proceso se obtienen los colores secundarios: magenta (azul + rojo), cyan (verde + azul) y amarillo (verde + rojo).

2.2 COLOR PIGMENTO (síntesis sustractiva)

Cuando hablamos del color pigmento hablamos de síntesis sustractiva, es decir, de pigmentos que se aplica sobre las superficies para sustraer a la luz blanca que forma parte de su composición espectral.

El modelo CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Key) tiene el mismo fundamento de la síntesis CMY, con los colores primarios cian, magenta y amarillo, pero añadiendo negro.

El color negro se usa con el cian, magenta y amarillo, porque estas tres últimas no pueden combinarse para crear un negro auténtico, la ventaja de añadir el negro es el uso de menor cantidad de tinta de color

El cian magenta el cian y el amarillo son colores básicos que se usan en la mayoría de los sistemas de impresión. Esta mezcla es llamada síntesis sustractiva. 

3. COLOR FÍSICO

En el arte de la pintura, el diseño gráfico, el diseño visual, la fotografía, la imprenta y en la televisión, la teoría del color es un grupo de reglas básicas en la mezcla de colores para conseguir el efecto deseado combinando colores de luz o pigmento.  

Antecedentes

Newton usó por primera vez la palabra espectro (del latín, "apariencia" o "aparición") en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton observó que cuando un estrecho haz de luz solar incide sobre un prisma de vidrio triangular con un ángulo, una parte se refleja y la otra pasa a través del vidrio y se desintegra en diferentes bandas de colores. También Newton hizo converger esos mismos rayos de color en una segunda lente para formar nuevamente luz blanca. Demostró que la luz solar tiene todos los colores del arcoíris.

Cuando llueve y hay sol, cada gota de lluvia se comporta de igual manera que el prisma de Newton y de la unión de millones de gotas de agua se forma el fenómeno del arcoíris. 

El espectro visible por los humanos

Dentro del espectro electromagnético se constituyen todos los posibles niveles de energía de la luz. Hablar de energía es equivalente a hablar de longitud de onda; por ello, el espectro electromagnético abarca todas las longitudes de onda que la luz puede tener. De todo el espectro, la porción que el ser humano es capaz de percibir es muy pequeña en comparación con todas las existentes. Esta región, denominada espectro visible, comprende longitudes de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm. 

La reflexión en las superficies: el color de los objetos

Cuando la luz incide sobre un objeto, su superficie absorbe ciertas longitudes de onda y refleja otras. Solo las longitudes de onda reflejadas podrán ser vistas por el ojo y por tanto en el cerebro solo se percibirán esos colores.

Consideremos una tomate rojo. 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.

Síntesis aditiva

Se llama síntesis aditiva a obtener un color de luz determinado por la suma de otros colores. Thomas Young partiendo del descubrimiento de Newton que la suma de los colores del espectro visible formaba luz blanca realizó un experimento con linternas con los seis colores del espectro visible, proyectando estos focos y superponiéndolos, llegó a un nuevo descubrimiento: para formar los seis colores del espectro solo hacían falta tres colores y además sumando los tres se formaba luz blanca.

El proceso de reproducción aditiva normalmente utiliza luz roja, verde y azul para producir el resto de los colores. Combinando uno de estos colores primarios con otro en proporciones iguales produce los colores aditivos secundarios, más claros que los anteriores: cian, magenta y amarillo. Variando la intensidad de cada luz de color finalmente deja ver el espectro completo de estas tres luces. La ausencia de los tres da el negro, y la suma de los tres da el blanco. Estos tres colores se corresponden con los tres picos de sensibilidad de los tres sensores de color en nuestros ojos.

Las televisiones, los monitores de ordenador y las pantallas de los teléfonos celulares, son las aplicaciones prácticas más comunes de la síntesis aditiva.

Síntesis sustractiva

La síntesis sustractiva explica que el color que parece tener un determinado objeto depende de qué partes del espectro electromagnético son reflejadas por él, o dicho a la inversa, qué partes del espectro son absorbidas.

En la síntesis sustractiva el color de partida siempre suele ser el color blanco, elemento imprescindible para que las capas de color puedan poner en juego sus capacidades de absorción. En la síntesis sustractiva los colores primarios son el amarillo, el magenta y el cian, cada uno de estos colores tiene la misión de absorber el campo de radiación de cada tipo de conos. Actúan como filtros, el amarillo, no deja pasar las ondas que forman el azul, el magenta no deja pasar el verde y el cian no permite pasar al rojo.

El azul, verde y rojo son colores secundarios en la síntesis sustractiva y son más oscuros que los primarios. En las mezclas sustractivas se parte de tres primarios claros y según se mezcla los nuevos colores se van oscureciendo, estamos restando luz, por lo que se produce el blanco. Los tres primarios mezclados dan el negro. 

La aplicación práctica de la síntesis sustractiva es la impresión en color, fotografía a color y la pintura.

BIBLIOGRAFÍA

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Travis, D. Effective Color Displays.Academic Press (1991)

Watt, A. Fundamentals of Three-Dimensional Computer Graphics.Addison-Wesley (1980)

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https://es.wikipedia.org/wiki/Color

https://www.fotonostra.com/grafico/colorluzpigmento.htm

https://www.blogartesvisuales.net/diseno-grafico/color/color-luz-y-color-pigmento/ 

https://www.fotonostra.com/grafico/rgb.htm

http://depequesygrandes.com/index.php/2017/07/18/teoria-del-color-color-luz-y-color-pigmento/