Espacios de color

Para hablar de un espacio de color, antes debemos abordar el tema del tricomatismo que no es más que cómo identifica los colores el humano.

Nosotros, como humanos, solo tenemos tres receptores “independientes” de información de color, los conos cortos, medianos y largos (nombres dados por la frecuencia de luz que pueden detectar, no por su tamaño físico); cada uno de estas células reaccionan a un rango particular de la luz visible para los humanos y con esa información nuestro cerebro nos da la “percepción” de los colores.

Y de ahí surgió la teoría de que es posible representar cualquier color del espectro visible de luz para el humano con el color rojo (cono largo), verde (cono mediano) y azul (cono corto), aunque, en realidad, ningún cono corresponde a un solo color como tal; también surgió la teoría (teoría de la oposición) en la que percibimos los colores mediante la diferencia de información que reciben los tres tipos de conos.

Actualmente ambas teorías son aceptadas como válidas, ya que describen etapas distintas de nuestro sistema de visión; con esto vamos a ver algunos espacios de color que usan valores triestimulos (tres componentes).

Modelo de color RGB

Usa la combinación aditiva y sus tres componentes son el rojo, azul y verde; son aditivos porque la suma de sus colores primarios forman el color blanco, también cada espacio de color de este modelo representa una cantidad distinta de colores.

Ejemplos: CIE RGB, sRGB, Adobe RGB y Apple RGB.

Combinación aditiva

Sustractivos

Usados principalmente en impresiones; mientras que el modelo de color RGB depende de emitir luz para representar un color, los modelos de color sustractivos dependen de la absorción de luz del material de impresión; se dicen sustractivos porque la absorción de sus colores primarios forman el negro.

Ejemplos: CMY y CMYK.

Combinación sustractiva

Vídeo

Estos espacios no usan colores primarios, sino que usan el luma, componente que contiene la información de luminosidad de la imagen (qué tan cerca estén del blanco o negro) junto con otras componentes que solo contienen el chroma (la información del color).

Ejemplos:  YCbCr, YUV, YIQ y Rec. 709 Y’CBCR.

Espacio YCbCr. El color es más negro cerca del origen, más blanco cuanto más alejado esté del origen en la componente Y.

Así, han sido definidos varios espacios de color, cada uno representando un rango distintos de colores, pero tienen un pequeño problema: ninguno puede representar la totalidad de colores que el ser humano puede percibir.

Y eso es porque, por ejemplo, con CIE RGB no se puede representar los valores negativos del espectro visible.

Por ejemplo, el punto donde se intersecta la curva roja con la verde implica que el espacio de color CIE RGB forma el color amarillo en ese punto, dicho de otra manera, combinando las mismas cantidades de rojo/verde nos da el amarillo.

Para solucionar eso, la CIE (Comisión Internacional de la Iluminación o Commission Internationale d’Eclairage en francés),  definió el espacio de color XYZ en 1931, que abarca la totalidad de colores que el ser humano en promedio puede percibir, logrando así tener un espacio de color como referencia en el que se usaran solo números positivos.

Espacio de color CIE XYZ

La componente Y fue pensada para que represente la luminancia y las componentes X, Z representen la cromaticidad y que, además, sea un espacio de color aditivo.

Así, todo vector (¡o color que el ser humano puede percibir!),  \vec{v} \in{XYZ} , se puede expresar como la combinación lineal de sus tres componentes:

\vec{v}=c_{1}\vec{X} + c_{2}\vec{Y} + c_{3}\vec{Z}

donde c_{1}, c_{2}, c_{3}\in{\mathbb{R}_{>=0}}

No obstante, por la dificultad que representa trabajar con un espacio 3D, podemos aprovecharnos de que como la componente Y solo indica la luminancia, basta estudiar el plano unitario en el espacio de color XYZ  para ver el rango de colores de cualquier espacio de color y está represando por:

X + Y + Z = 1

Y para pasarlo a un espacio en dos dimensiones, realizamos una conversión al espacio de color xyY, donde:

x = \frac{X}{X + Y + Z}

y= \frac{Y}{X + Y + Z}

Y con esto tenemos el conocido “diagrama de cromaticidad xy”, donde el límite del rango visible se le dice “nicho espectral” y es la curva mostrada.

screenshot_20170103_054453

nicho espectral o rango máximo visible de colores humano

Con esto se pueden visualizar los distintos colores que puede representar un espacio de color, ejemplo:

screenshot_20170103_061548

sRGB vs WideGamutRGB

Conversión entre espacios de color

Para finalizar, se pasa de un espacio de color a otro mediante una matriz de transformación, también conocida como matriz de cambio de base y dejo una imagen donde están varias matrices a usar:

Screenshot_20170103_061955.png

La parte de la transformación no linear hace referencia a la corrección gamma que se debe aplicar para evitar que los monitores(al ser no lineales), muestren incorrectamente la imagen.

Y bueno, después haré alguno que otro post más (marzo 2019 :v).

Anuncios

2 comentarios en “Espacios de color

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s