Reproducción de color

La reproducción cromática de una fuente de luz se refiere a su capacidad para revelar los colores de varios objetos fielmente (es decir, producir metamerismo iluminante ) en comparación con una fuente de luz ideal o natural. Las fuentes de luz con buena reproducción cromática son deseables en aplicaciones donde el color es crítico, como el cuidado neonatal ^[1] y la restauración de obras de arte . La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) la define de la siguiente manera: ^[2]

Efecto de un iluminante sobre la apariencia de color de los objetos mediante comparación consciente o subconsciente con su apariencia de color bajo un iluminante de referencia.

Se han ideado una amplia variedad de medidas cuantitativas para medir la reproducción cromática de una fuente de luz, para el ojo humano o para la cámara. Entre las más destacadas se incluyen:

• Índice de reproducción cromática (IRC), CIE 1974. Actualmente se reconoce que tiene defectos, pero aún se utiliza ampliamente en iluminación para el consumidor. Se actualizó en 1999, pero rara vez se sigue.
• Índice de consistencia de iluminación de televisión (TLCI), EBU 2012. Aborda la respuesta espectral de las cámaras y pantallas, que pueden tener resultados significativamente diferentes con iluminación LED de alto CRI . ^[3]
• Índice de similitud espectral (SSI), AMPAS 2016 (revisado en 2020). Abandona el concepto de muestras de color en CRI y TLCI para abordar directamente la forma del espectro. Como no hay muestras de color, el SSI no mide la reproducción cromática, pero se incluye aquí porque se utiliza a menudo para indicar la calidad potencial de reproducción cromática de una fuente de luz de prueba en comparación con una fuente de referencia. Publicado como SMPTE 2122. ^[4]
• IES TM-30, 2015 (revisado en 2020). Una métrica relacionada con el CRI con transformación de color actualizada, más (99) muestras de color y puntuación para factores de "agradabilidad" adicionales, como el tamaño de la gama y el cambio de tono. Todavía utiliza participantes humanos. Aprobado por CIE en 2015 para reemplazar al CRI. ^[5]

Los investigadores utilizaron la luz del día como punto de referencia para comparar la reproducción cromática de las luces eléctricas. En 1948, se describió la luz del día como la fuente ideal de iluminación para una buena reproducción cromática porque "muestra (1) una gran variedad de colores, (2) permite distinguir fácilmente matices de color y (3) los colores de los objetos que nos rodean parecen obviamente naturales". ^[6]

A mediados del siglo XX, los científicos del color se interesaron por evaluar la capacidad de las luces artificiales para reproducir colores con precisión. Los investigadores europeos intentaron describir los iluminantes midiendo la distribución de potencia espectral (SPD) en bandas espectrales "representativas", mientras que sus homólogos norteamericanos estudiaron el efecto colorimétrico de los iluminantes sobre objetos de referencia. ^[7]

El índice de reproducción cromática (IRC) de 1974 es el producto de un estudio de un comité de la CIE sobre el tema de la reproducción cromática. Utiliza el enfoque colorimétrico estadounidense con un panel de sujetos humanos en lugar de requerir espectrofotometría . Se iluminarían alternativamente ocho muestras de distintos tonos con dos iluminantes y se compararía la apariencia del color. Dado que en ese momento no existía un modelo de apariencia del color, se decidió basar la evaluación en las diferencias de color en un espacio de color adecuado, CIEUVW . La diferencia residual en cromaticidad se resuelve con una transformación de adaptación cromática antes de comparar con el iluminante de referencia. Cada diferencia de color se tradujo en una subpuntuación, ocho de las cuales se promedian para producir la puntuación final de R _a . ^[8]

Ya en 1971, los trabajadores de la BBC idearon un análogo del CRI para televisores . ^[9] En ese momento, la naturaleza de banda relativamente ancha de las fuentes de luz significaba que el CRI todavía se aproximaba a la reproducción de color de las cámaras de televisión, una suposición que se rompió rápidamente con la llegada de la iluminación LED . Como resultado, la Unión Europea de Radiodifusión reintrodujo el concepto de un índice de consistencia de iluminación de televisión (TLCI) en 2012, seguido por un factor de coincidencia de luminarias de televisión (TLMF) en 2013 para luces mixtas. ^[3]

Para calcular un TLCI, primero se toma una medida completa de la distribución de potencia espectral (SPD) de la fuente de luz. A partir de esta SPD se encuentra una temperatura de color correlacionada (CCT), que proporciona el iluminante de referencia. Bajo el iluminante de prueba y de referencia, se simula una imagen del ColorChecker utilizando reflectividades conocidas y las curvas de color de una cámara y pantalla HDTV promedio. Las diferencias se calculan en CIEDE2000. Con el TLMF, la referencia no la especifica una CCT, sino un usuario directamente. ^[10]

El índice de similitud espectral (SSI) de 2016 es una escala que prescinde por completo de la comparación de muestras de color y, en su lugar, compara directamente los SPD de una fuente de luz con la referencia. ^[4] Sus desarrolladores sostienen que las diferencias entre cámaras significan que el TLCI solo puede describir cámaras de televisión de tres chips, no las sensibilidades espectrales más variadas del cine digital de un solo chip, las cámaras fijas o las películas. ^[11] (En teoría, los geles de color también introducen variaciones que son difíciles de capturar con el TLCI).

El SSI se calcula tomando dos SPD normalizados integrados en los intervalos de 5 nm de 375 a 675 nm y encontrando una diferencia relativa ponderada entre ellos. Esta diferencia relativa ponderada se convoluciona y la magnitud del resultado se traduce en un valor de 100 puntos. Un SSI bajo solo advierte sobre posibles problemas de reproducción de color, pero no confirma la presencia de uno ni indica qué errores es probable que ocurran. ^[11]

TM-30 es la medida recomendada actualmente (a partir de 2021) por la CIE para la reproducción cromática tal como la perciben los humanos. Genera un amplio conjunto de resultados, incluido un índice de fidelidad general (R _f ), un índice de gama general (R _g ) para los cambios en el croma , un gráfico de forma de la gama y valores detallados para el croma, el tono y la fidelidad del color para cada uno de los 16 rangos de tonos, además de puntuaciones de fidelidad del color para cada uno de los 99 colores de muestra. Utiliza el espacio de color CAM02-UCS . La CIE ha adoptado el R _f como "índice de fidelidad del color" (CFI) de la CIE 224:2017. ^[12]

Al igual que con otras escalas más nuevas, la TM-30 se calcula a partir de una SPD con referencia a una SPD del mismo CCT. ^[12] La singularidad de la TM-30 es que va más allá de la fidelidad (precisión de la reproducción del color) para describir otros aspectos de la reproducción del color. Esta información adicional permite, por ejemplo, sacrificar la fidelidad en aras de la intensidad de los tonos de piel bajo un determinado criterio de diseño. En el Anexo E de la TM-30 se definen tres intenciones de diseño de referencia y niveles de prioridad. ^[13]

Antes de que se diseñaran las escalas mencionadas anteriormente para reemplazar al IRC, se propusieron otras medidas, pero ninguna de ellas se ha utilizado ampliamente:

R96a _, 1999

Una revisión del CRI para tener en cuenta la obsolescencia/pérdida de muestras de color originales y algunas mejoras en colorimetría. Utiliza muestras de ColorChecker, CIELAB y CIECAT94. ^[14]

Escala de calidad del color , 2005

Propuesta de reemplazo del NIST para CRI R _a . Utiliza muestras más saturadas, CIELAB y CMCCAT2002 . Modificaciones a la puntuación. ^[15]

Índice de área de gama, 2010

Una medida del área de la gama . El uso junto con una medida de fidelidad (como el CRI) predice la preferencia mejor que el uso de cualquiera de ellos por separado. ^[16]