Modelo de color

RYB es un modelo de color sustractivo utilizado en el arte y el diseño aplicado en el que los pigmentos rojo , amarillo y azul se consideran colores primarios . ^{[ 2 ] [ 3 ]} El modelo de color RYB se relaciona específicamente con el color en forma de aplicación de pintura y pigmento en el arte y el diseño. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} Otros modelos de color comunes incluyen el modelo de luz (RGB) y el modelo de color CMY de pintura, pigmento y tinta , que es mucho más preciso en términos de gama de color e intensidad en comparación con el modelo de color RYB tradicional, este último surgió junto con el modelo de color CMYK en la industria de la impresión. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Este modelo fue utilizado para la impresión por Jacob Christoph Le Blon en 1725 y lo llamó Coloritto o armonía de coloración , ^{[ 9 ]} afirmando que los colores primitivos (primarios) son amarillo, rojo y azul, mientras que los secundarios son naranja, verde y púrpura o violeta . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Los medios que transmiten luz (como la televisión) utilizan la mezcla aditiva de colores con los colores primarios rojo , verde y azul , cada uno de los cuales estimula uno de los tres tipos de receptores de color del ojo con la menor estimulación posible de los otros dos. Esto se denomina espacio de color RGB . Las mezclas de luz de estos colores primarios cubren una gran parte del espacio de color humano y, por lo tanto, producen una gran parte de las experiencias cromáticas humanas. Por eso, los televisores o monitores de ordenador a color solo necesitan producir mezclas de luz roja, verde y azul. Véase Color aditivo .

En principio, se podrían usar otros colores primarios, pero con el rojo, el verde y el azul se puede abarcar la mayor parte del espectro cromático humano. Desafortunadamente, no existe un consenso exacto sobre qué puntos del diagrama de cromaticidad deberían ocupar los colores rojo, verde y azul, por lo que los mismos valores RGB pueden generar colores ligeramente diferentes en distintas pantallas.

RGB es un modelo de color dependiente del dispositivo : distintos dispositivos detectan o reproducen un valor RGB determinado de forma diferente, ya que los elementos de color (como fósforos o tintes ) y su respuesta a los niveles individuales de rojo, verde y azul varían de un fabricante a otro, o incluso en el mismo dispositivo a lo largo del tiempo. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Por lo tanto, un valor RGB no define el mismo color en todos los dispositivos sin algún tipo de gestión del color . ^{[ 14 ]}

Es posible obtener una amplia gama de colores perceptibles para el ojo humano combinando tintas transparentes cian , magenta y amarilla sobre un sustrato blanco. Estos son los colores primarios sustractivos . A menudo se añade una cuarta tinta, la negra , para mejorar la reproducción de algunos colores oscuros. Este es el espacio de color CMY o CMYK.

La tinta cian absorbe la luz roja pero transmite la verde y la azul; la tinta magenta absorbe la luz verde pero transmite la roja y la azul; y la tinta amarilla absorbe la luz azul pero transmite la roja y la verde. El sustrato blanco refleja la luz transmitida hacia el observador. Dado que, en la práctica, las tintas CMY aptas para la impresión también reflejan una pequeña cantidad de color, lo que imposibilita un negro profundo y neutro, se necesita el componente K (tinta negra), que generalmente se imprime al final, para compensar sus deficiencias. El uso de una tinta negra separada también responde a razones económicas cuando se espera un alto contenido en negro, por ejemplo, en medios de texto, para reducir el uso simultáneo de las tres tintas de color. Los tintes utilizados en las impresiones fotográficas y diapositivas tradicionales en color son mucho más transparentes, por lo que normalmente no se necesita ni se utiliza un componente K en esos soportes.

La Farbenkugel (esfera de color) de Philipp Otto Runge , de 1810, que muestra la superficie exterior de la esfera (dos imágenes superiores) y secciones transversales horizontales y verticales (dos imágenes inferiores).

Esfera de color de Johannes Itten , 1919-20

Diferentes teóricos del color han diseñado sólidos de color únicos . Muchos tienen forma de esfera , mientras que otros son figuras elipsoidales tridimensionales deformadas ; estas variaciones se diseñaron para expresar con mayor claridad algún aspecto de la relación entre los colores. Las esferas de color concebidas por Phillip Otto Runge y Johannes Itten son ejemplos típicos y prototipos de muchos otros esquemas de sólidos de color. ^{[ 15 ]} Los modelos de Runge e Itten son básicamente idénticos y constituyen la base de la descripción que sigue.

Los tonos puros y saturados de igual brillo se ubican alrededor del ecuador, en la periferia de la esfera cromática. Al igual que en el círculo cromático, los tonos contrastantes (o complementarios) se encuentran opuestos entre sí. Al desplazarse hacia el centro de la esfera cromática en el plano ecuatorial, los colores se vuelven cada vez menos saturados, hasta que todos convergen en el eje central formando un gris neutro . Al moverse verticalmente en la esfera cromática, los colores se aclaran (hacia arriba) y se oscurecen (hacia abajo). En el polo superior, todos los tonos convergen en blanco; en el polo inferior, todos convergen en negro.

El eje vertical de la esfera cromática es gris en toda su extensión, variando del negro en la base al blanco en la parte superior. Todos los tonos puros (saturados) se encuentran en la superficie de la esfera, variando de claro a oscuro a lo largo de ella. Todos los tonos impuros (insaturados, creados al mezclar colores contrastantes) componen el interior de la esfera, variando igualmente su brillo de arriba abajo.

Los pintores tradicionalmente mezclaban colores combinando pigmentos relativamente brillantes con blanco y negro. Las mezclas con blanco se denominan tintes , las mezclas con negro se denominan sombras , y las mezclas con ambos se denominan tonos . Véase Tintes y sombras . ^{[ 16 ]}

La gama de colores RGB se puede organizar en un cubo. El modelo RGB no resulta muy intuitivo para los artistas acostumbrados a usar modelos tradicionales basados ​​en tintes, sombras y tonos. Los modelos de color HSL y HSV se diseñaron para solucionar este problema.

Cilindro HSL

cilindro HSV

Tanto HSL como HSV son geometrías cilíndricas, donde el tono, su dimensión angular, comienza en el rojo primario a 0°, pasa por el verde primario a 120° y el azul primario a 240°, y luego regresa al rojo a 360°. En cada geometría, el eje vertical central comprende los colores neutros , acromáticos o grises , que van desde el negro con luminosidad 0 o valor 0 (parte inferior) hasta el blanco con luminosidad 1 o valor 1 (parte superior).

La mayoría de los televisores, monitores de ordenador y proyectores producen colores combinando luz roja, verde y azul en diferentes intensidades: los colores primarios aditivos RGB . Sin embargo, la relación entre las cantidades de luz roja, verde y azul y el color resultante no es intuitiva, especialmente para usuarios inexpertos y para aquellos familiarizados con la mezcla sustractiva de colores en pinturas o con los modelos artísticos tradicionales basados ​​en tonalidades y matices.

En un intento por adaptarse a modelos de mezcla de colores más tradicionales e intuitivos, los pioneros de los gráficos por computadora en PARC y NYIT desarrollaron el modelo HSV a mediados de la década de 1970, descrito formalmente por Alvy Ray Smith ^{[ 17 ]} en la edición de agosto de 1978 de Computer Graphics . En la misma edición, Joblove y Greenberg ^{[ 18 ]} describieron el modelo HSL, cuyas dimensiones denominaron matiz , croma relativo e intensidad , y lo compararon con HSV. Su modelo se basaba más en cómo se organizan y conceptualizan los colores en la visión humana en términos de otros atributos de creación de color, como matiz, luminosidad y croma; así como en métodos tradicionales de mezcla de colores, por ejemplo, en pintura, que implican mezclar pigmentos de colores brillantes con negro o blanco para lograr colores más claros, más oscuros o menos intensos.

Al año siguiente, en 1979, en SIGGRAPH , Tektronix presentó terminales gráficas que utilizaban HSL para la designación del color, y el Comité de Estándares de Gráficos por Computadora lo recomendó en su informe anual. Estos modelos resultaron útiles no solo por ser más intuitivos que los valores RGB sin procesar, sino también porque las conversiones a y desde RGB eran extremadamente rápidas: podían ejecutarse en tiempo real en el hardware de la década de 1970. En consecuencia, estos modelos y otros similares se han generalizado desde entonces en el software de edición de imágenes y gráficos.

Esfera de color de Munsell, 1900. Posteriormente, Munsell descubrió que si se quería mantener el tono, el valor y la saturación perceptualmente uniformes, no se podía forzar a los colores de superficie que se podían obtener a una forma regular.

Representación tridimensional de las renotaciones de Munsell de 1943. Nótese la irregularidad de la forma en comparación con la esfera de color anterior de Munsell, a la izquierda.

Otro modelo de color cilíndrico antiguo e influyente es el sistema de color Munsell de principios del siglo XX . Albert Munsell comenzó con una disposición esférica en su libro de 1905, A Color Notation , pero deseaba separar adecuadamente los atributos que crean el color en dimensiones separadas, que llamó tono , valor y croma , y ​​después de tomar mediciones cuidadosas de las respuestas perceptivas, se dio cuenta de que ninguna forma simétrica serviría, por lo que reorganizó su sistema en una mancha irregular. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ A ]}

El sistema de Munsell se hizo extremadamente popular, convirtiéndose en la referencia de facto para los estándares de color estadounidenses —utilizado no solo para especificar el color de pinturas y crayones, sino también, por ejemplo, el color del cable eléctrico, la cerveza y la tierra— porque estaba organizado en base a mediciones perceptivas, especificaba los colores mediante una tripleta de números sistemática y fácil de aprender, porque las muestras de color vendidas en el Libro de Color de Munsell cubrían una amplia gama y se mantenían estables con el tiempo (en lugar de desvanecerse), y porque fue comercializado eficazmente por la Compañía Munsell . En la década de 1940, la Sociedad Óptica de América realizó mediciones exhaustivas y ajustó la disposición de los colores de Munsell, emitiendo un conjunto de "renotaciones". El problema con el sistema de Munsell para aplicaciones de gráficos por computadora es que sus colores no se especifican mediante ningún conjunto de ecuaciones simples, sino solo mediante sus mediciones fundamentales: en efecto, una tabla de consulta . La conversión de RGB a Munsell requiere interpolar entre las entradas de esa tabla y es extremadamente costosa computacionalmente en comparación con la conversión de RGB a HSL o RGB a HSV , que solo requiere unas pocas operaciones aritméticas simples. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

Un dibujo tridimensional del sistema de color de Ostwald . Descrito por primera vez en Wilhelm Ostwald (1916).

Animación que muestra las muestras de color estándar NCS 1950 en el círculo cromático y los triángulos de tonalidad de NCS.

El Sistema Sueco de Color Natural (NCS), ampliamente utilizado en Europa, adopta un enfoque similar al del bicono de Ostwald que se muestra a la derecha. Debido a que intenta ajustar el color a un sólido de forma familiar basándose en características " fenomenológicas " en lugar de fotométricas o psicológicas, adolece de algunas de las mismas desventajas que HSL y HSV: en particular, su dimensión de luminosidad difiere de la luminosidad percibida, ya que fuerza a los colores amarillo, rojo, verde y azul a un plano. ^{[ 25 ]}

En densitometría , se utiliza un modelo bastante similar al matiz definido anteriormente para describir los colores de las tintas de proceso CMYK . En 1953, Frank Preucil desarrolló dos representaciones geométricas del matiz: el "círculo de matiz de Preucil" y el "hexágono de matiz de Preucil", análogas a nuestras H y H2 _, respectivamente, pero definidas en relación con los colores idealizados de tinta cian, amarillo y magenta. El " error de matiz de Preucil " de una tinta indica la diferencia en el "círculo de matiz" entre su color y el matiz del color de tinta idealizado correspondiente. La grisura de una tinta es m / M , donde m y M son el mínimo y el máximo entre las cantidades idealizadas de cian, magenta y amarillo en una medición de densidad. ^{[ 26 ]}

El modelo más reciente de la CIE, CIECAM02 (CAM significa "modelo de apariencia del color"), es teóricamente más sofisticado y computacionalmente más complejo que los modelos anteriores. Sus objetivos son solucionar varios de los problemas de modelos como CIELAB y CIELUV, y explicar no solo las respuestas en entornos experimentales cuidadosamente controlados, sino también modelar la apariencia del color en escenas del mundo real. Sus dimensiones J (luminosidad), C (croma) y h (tono) definen una geometría de coordenadas polares. ^{[ 21 ] [ 25 ]}

También usamos "modelo de color" para indicar un modelo o mecanismo de visión del color que explica cómo se procesan las señales de color desde los conos visuales hasta las células ganglionares. Para simplificar, llamamos a estos modelos modelos de mecanismo de color. Los modelos clásicos de mecanismo de color son el modelo tricromático de Young - Helmholtz y el modelo de proceso oponente de Hering . Aunque inicialmente se pensó que estas dos teorías eran contradictorias, posteriormente se planteó la hipótesis de que los mecanismos responsables de la oposición de color reciben señales de los tres tipos de conos y las procesan a un nivel más complejo. ^{[ 27 ]} Un modelo ampliamente aceptado es el modelo de zona. Un modelo de zona simétrico compatible con la teoría tricromática, la teoría oponente y el modelo de transformación de color de Smith se llama modelo de decodificación. ^{[ 28 ]}