Color

Los colores familiares del arco iris en el espectro —nombrados con la palabra latina que significa apariencia o aparición por Isaac Newton en 1671— incluyen todos aquellos colores que pueden producirse con luz visible de una sola longitud de onda: los colores espectrales puros o monocromáticos . El espectro anterior muestra longitudes de onda aproximadas (en nm ) para los colores espectrales en el rango visible. Los colores espectrales tienen una pureza del 100 % y están completamente saturados . Una mezcla compleja de colores espectrales puede usarse para describir cualquier color, lo que constituye la definición de un espectro de potencia de luz .

Los colores espectrales forman un espectro continuo, y cómo se divide lingüísticamente en colores distintos es una cuestión de cultura y contingencia histórica. ^{[ 2 ]} A pesar de la omnipresente mnemotecnia ROYGBIV utilizada para recordar los colores espectrales en inglés, la inclusión o exclusión de colores es controvertida, y el desacuerdo a menudo se centra en el índigo y el cian. ^{[ 3 ]} Incluso si se acepta el subconjunto de términos de color, sus rangos de longitud de onda y los límites entre ellos pueden no coincidir.

La intensidad de un color espectral, en relación con el contexto en el que se observa, puede alterar considerablemente su percepción. Por ejemplo, un naranja amarillento de baja intensidad es marrón , y un amarillo verdoso de baja intensidad es verde oliva . Además, los cambios de tonalidad hacia el amarillo o el azul ocurren si se aumenta la intensidad de una luz espectral; esto se denomina desplazamiento de Bezold-Brücke . En los modelos de color capaces de representar colores espectrales, ^{[ 4 ]} como CIELUV , un color espectral tiene la máxima saturación. En coordenadas de Helmholtz , esto se describe como 100 % de pureza .

El color físico de un objeto depende de cómo absorbe y dispersa la luz. La mayoría de los objetos dispersan la luz en cierta medida y no la reflejan ni la transmiten de forma especular como los vidrios o los espejos . Un objeto transparente permite que casi toda la luz se transmita o atraviese, por lo que se percibe como incoloro. Por el contrario, un objeto opaco no permite que la luz se transmita y, en cambio, absorbe o refleja la luz que recibe. Al igual que los objetos transparentes, los objetos translúcidos permiten que la luz se transmita, pero se perciben con color porque dispersan o absorben ciertas longitudes de onda de luz mediante dispersión interna. La luz absorbida suele disiparse en forma de calor . ^{[ 5 ]}

Aunque Aristóteles y otros científicos de la antigüedad ya habían escrito sobre la naturaleza de la luz y la visión del color , no fue hasta Isaac Newton que se identificó la luz como la fuente de la sensación del color. En 1810, Johann Wolfgang von Goethe publicó su exhaustiva Teoría de los Colores, en la que proporcionó una descripción racional de la experiencia del color, que «nos dice cómo se origina, no qué es». ^{[ 6 ]}

En 1801, Thomas Young propuso su teoría tricromática para explicar cómo el ojo humano podía detectar un amplio espectro de longitudes de onda diferentes. Sería ilógico suponer que el ojo humano contuviera cientos de receptores distintos, cada uno de los cuales respondiera a una longitud de onda específica. En cambio, sugirió que la percepción humana del color se deriva de una compleja interacción y mezcla de la información que emiten los tres receptores.

Esta teoría fue confirmada posteriormente por James Clerk Maxwell y perfeccionada por Hermann von Helmholtz . Maxwell demostró experimentalmente que cualquier color podía igualarse con una combinación de tres luces. Como afirma Helmholtz: «Los principios de la ley de mezclas de Newton fueron confirmados experimentalmente por Maxwell en 1856. La teoría de Young sobre las sensaciones de color, al igual que muchos otros logros de este extraordinario investigador adelantado a su tiempo, pasó desapercibida hasta que Maxwell la destacó». ^{[ 7 ]}

Al mismo tiempo que Helmholtz, Ewald Hering desarrolló la teoría del proceso oponente del color, observando que el daltonismo y las imágenes residuales suelen presentarse en pares oponentes (rojo-verde, azul-naranja, amarillo-violeta y negro-blanco). Finalmente, estas dos teorías fueron sintetizadas en 1957 por Hurvich y Jameson, quienes demostraron que el procesamiento retiniano se corresponde con la teoría tricromática, mientras que el procesamiento a nivel del núcleo geniculado lateral se corresponde con la teoría oponente. ^{[ 8 ]}

En 1931, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), un grupo internacional de expertos, desarrolló un modelo matemático del color que representaba el espacio de colores observables, permitiendo especificar cada color individual con un conjunto de tres números.

La capacidad del ojo humano para distinguir colores se basa en la sensibilidad variable de las distintas células de la retina a la luz de diferentes longitudes de onda . Los humanos somos tricromáticos : la retina contiene tres tipos de células receptoras de color, o conos . Un tipo, relativamente distinto de los otros dos, es más sensible a la luz que se percibe como azul o azul-violeta, con longitudes de onda de alrededor de 450 nm ; a los conos de este tipo a veces se les llama conos de longitud de onda corta o conos S (o, erróneamente, conos azules ). Los otros dos tipos están estrechamente relacionados genética y químicamente: los conos de longitud de onda media , conos M o conos verdes , son más sensibles a la luz que se percibe como verde, con longitudes de onda de alrededor de 540 nm, mientras que los conos de longitud de onda larga , conos L o conos rojos , son más sensibles a la luz que se percibe como amarillo verdoso, con longitudes de onda de alrededor de 570 nm.   

Light, no matter how complex its composition of wavelengths, is reduced to three color components by the eye. Each cone type adheres to the principle of univariance, which is that each cone's output is determined by the amount of light that falls on it over all wavelengths. For each location in the visual field, the three types of cones yield three signals based on the extent to which each is stimulated. These amounts of stimulation are sometimes called tristimulus values.^[9]

The response curve as a function of wavelength varies for each type of cone. Because the curves overlap, some tristimulus values do not occur for any incoming light combination. For example, it is not possible to stimulate only the mid-wavelength (so-called "green") cones; the other cones will inevitably be stimulated to some degree at the same time. The set of all possible tristimulus values determines the human color space. It has been estimated that humans can distinguish roughly 10 million different colors.^[10]

The other type of light-sensitive cell in the eye, the rod, has a different response curve. In normal situations, when light is bright enough to strongly stimulate the cones, rods play virtually no role in vision at all.^[11] On the other hand, in dim light, the cones are understimulated leaving only the signal from the rods, resulting in a colorless response (furthermore, the rods are barely sensitive to light in the "red" range). In certain conditions of intermediate illumination, the rod response and a weak cone response can together result in color discriminations not accounted for by cone responses alone. These effects, combined, are summarized also in the Kruithof curve, which describes the change of color perception and pleasingness of light as a function of temperature and intensity.

Si bien los mecanismos de la visión del color a nivel de la retina están bien descritos en términos de valores tristímulo, el procesamiento del color posterior se organiza de manera diferente. Una teoría dominante de la visión del color propone que la información cromática se transmite fuera del ojo mediante tres procesos o canales opuestos, cada uno construido a partir de la salida bruta de los conos: un canal rojo-verde, un canal azul-amarillo y un canal de "luminancia" blanco-negro. Esta teoría ha sido respaldada por la neurobiología y explica la estructura de nuestra experiencia subjetiva del color. Específicamente, explica por qué los humanos no pueden percibir un "verde rojizo" o un "azul amarillento", y predice el círculo cromático : es el conjunto de colores para los cuales al menos uno de los dos canales de color mide un valor en uno de sus extremos.

La naturaleza exacta de la percepción del color más allá del procesamiento ya descrito, y de hecho el estatus del color como una característica del mundo percibido o más bien como una característica de nuestra percepción del mundo —un tipo de qualia— es un tema de debate filosófico complejo y continuo. ^{[ 12 ]}

Desde las manchas de V1, la información de color se envía a las células de la segunda área visual, V2. Las células de V2 con mayor sensibilidad al color se agrupan en las "franjas finas" que, al igual que las manchas de V1, se tiñen con la enzima citocromo oxidasa (separando las franjas finas hay espacios entre franjas y franjas gruesas, que parecen estar relacionadas con otra información visual como el movimiento y la forma de alta resolución). Las neuronas de V2 establecen sinapsis con las células de la V4 extendida. Esta área incluye no solo V4, sino también otras dos áreas de la corteza temporal inferior posterior, anteriores al área V3: la corteza temporal inferior posterior dorsal y la TEO posterior. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Inicialmente, Semir Zeki sugirió que el área V4 estaba dedicada exclusivamente al color, ^{[ 15 ]} y posteriormente demostró que V4 puede subdividirse en subregiones con concentraciones muy altas de células de color separadas entre sí por zonas con menor concentración de dichas células, aunque incluso estas últimas responden mejor a algunas longitudes de onda que a otras, ^{[ 16 ]} un hallazgo confirmado por estudios posteriores. ^{[ 13 ] [ 17 ] [ 18 ]} La presencia en V4 de células selectivas de orientación llevó a la visión de que V4 está involucrada en el procesamiento tanto del color como de la forma asociada al color ^{[ 19 ]} pero vale la pena señalar que las células selectivas de orientación dentro de V4 están sintonizadas de forma más amplia que sus contrapartes en V1, V2 y V3. ^{[ 16 ]} El procesamiento del color en la V4 extendida ocurre en módulos de color de tamaño milimétrico llamados globs . ^{[ 13 ] [ 14 ]} Esta es la parte del cerebro en la que el color se procesa primero en toda la gama de tonalidades que se encuentran en el espacio de color . ^{[ 20 ] [ 13 ] [ 14 ]}

Después de la exposición a luz intensa dentro de su rango de sensibilidad, los fotorreceptores de un tipo determinado se desensibilizan. ^{[ 32 ] [ 33 ]} Durante unos segundos después de que cesa la luz, seguirán emitiendo señales con menor intensidad de la que emitirían normalmente. Los colores observados durante ese período parecerán carecer del componente de color detectado por los fotorreceptores desensibilizados. Este efecto es responsable del fenómeno de las imágenes residuales , en el que el ojo puede seguir viendo una figura brillante después de apartar la vista, pero en un color complementario . Los efectos de las imágenes residuales también han sido utilizados por artistas, incluido Vincent van Gogh .

When an artist uses a limited color palette, the human visual system tends to compensate by seeing any gray or neutral color as the color which is missing from the color wheel. For example, in a limited palette consisting of red, yellow, black, and white, a mixture of yellow and black will appear as a variety of green, a mixture of red and black will appear as a variety of purple, and pure gray will appear bluish.^[34]

The trichromatic theory is strictly true when the visual system is in a fixed state of adaptation.^[35] In reality, the visual system is constantly adapting to changes in the environment and compares the various colors in a scene to reduce the effects of the illumination. If a scene is illuminated with one light, and then with another, as long as the difference between the light sources stays within a reasonable range, the colors in the scene appear relatively constant to us. This was studied by Edwin H. Land in the 1970s and led to his retinex theory of color constancy.^[36][37]

Both phenomena are readily explained and mathematically modeled with modern theories of chromatic adaptation and color appearance (e.g. CIECAM02, iCAM).^[38] There is no need to dismiss the trichromatic theory of vision, but rather it can be enhanced with an understanding of how the visual system adapts to changes in the viewing environment.

El color aditivo es la luz creada al mezclar la luz de dos o más colores diferentes. ^{[ 39 ] [ 40 ]} El rojo , el verde y el azul son los colores primarios aditivos que se utilizan normalmente en sistemas de color aditivo como proyectores, televisores y terminales de computadora.

La coloración sustractiva utiliza tintes, tintas, pigmentos o filtros para absorber ciertas longitudes de onda de la luz y no otras. ^{[ 41 ]} El color que muestra una superficie proviene de las partes del espectro visible que no se absorben y, por lo tanto, permanecen visibles. Sin pigmentos ni tintes, las fibras de tela, la base de pintura y el papel suelen estar hechos de partículas que dispersan bien la luz blanca (todos los colores) en todas las direcciones. Cuando se agrega un pigmento o tinta, se absorben o "sustraen" longitudes de onda de la luz blanca, de modo que la luz de otro color llega al ojo.

Si la luz no es blanca pura (como ocurre con casi todas las formas de iluminación artificial), el espectro resultante tendrá un color ligeramente diferente. La pintura roja , vista bajo luz azul , puede parecer negra . La pintura roja es roja porque dispersa únicamente los componentes rojos del espectro. Si la pintura roja se ilumina con luz azul, esta será absorbida por la pintura, creando la apariencia de un objeto negro.

El modelo sustractivo también predice el color resultante de una mezcla de pinturas, o un medio similar como un tinte para telas, ya sea que se apliquen en capas o se mezclen antes de su aplicación. En el caso de la pintura mezclada antes de su aplicación, la luz incidente interactúa con muchas partículas de pigmento diferentes a distintas profundidades dentro de la capa de pintura antes de emerger. ^{[ 42 ]}

Cada tonalidad tiene un punto de croma máximo, semicorma o color pleno; los objetos no pueden tener un color de esa tonalidad con un croma superior. Son los colores más cromáticos y vibrantes que pueden tener los objetos. El químico y filósofo alemán Wilhelm Ostwald los denominó semicormas o colores plenos a principios del siglo XX. ^{[ 46 ] [ 47 ]}

Si B es la longitud de onda complementaria de la longitud de onda A, entonces la línea recta que conecta A y B pasa por el eje acromático en un espacio de color lineal, como LMS o CIE 1931 XYZ. Si el espectro de reflectancia de un color es 1 (100%) para todas las longitudes de onda entre A y B, y 0 para todas las longitudes de onda de la otra mitad del espacio de color, entonces ese color es un color de máxima saturación, semicrómico o de color completo (esta es la explicación de por qué se les llamaba semicrómicos ). Por lo tanto, los colores de máxima saturación son un tipo de color óptimo. ^{[ 46 ] [ 47 ]}

Como se explicó, los colores completos distan mucho de ser monocromáticos (físicamente, no perceptualmente). Si se aumenta la pureza espectral de un semicromante, su croma disminuye, porque se aproximará al espectro visible, por lo tanto, se aproximará al negro. ^{[ 46 ]}

En espacios de color perceptualmente uniformes, la luminosidad de los colores completos varía desde aproximadamente un 30 % en los tonos azul violáceos hasta aproximadamente un 90 % en los tonos amarillentos . La croma de cada punto de croma máximo también varía según el tono; en sólidos de color óptimos representados en espacios de color perceptualmente uniformes, los semicromos como el rojo, el verde, el violeta y el magenta tienen una croma alta, mientras que los semicromos como el amarillo, el naranja y el cian tienen una croma ligeramente menor.

Los colores individuales tienen diversas asociaciones culturales, como los colores nacionales (generalmente descritos en artículos sobre colores individuales y simbolismo del color ). El campo de la psicología del color intenta identificar los efectos del color en las emociones y actividades humanas. La cromoterapia es una terapia pseudocientífica atribuida a diversas tradiciones orientales. Los colores tienen diferentes asociaciones en distintos países y culturas. ^{[ 49 ]}

Se ha demostrado que diferentes colores influyen en la cognición. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Linz en Austria demostraron que el color rojo disminuye significativamente la función cognitiva en los hombres. ^{[ 50 ]} La combinación de los colores rojo y amarillo puede inducir hambre, lo cual ha sido aprovechado por varias cadenas de restaurantes. ^{[ 51 ]}

El color también influye en el desarrollo de la memoria. Una fotografía en blanco y negro es ligeramente menos memorable que una en color. ^{[ 52 ]} Los estudios también muestran que usar colores brillantes hace que uno sea más memorable para las personas que conoce.

Los colores varían de diversas maneras, incluyendo el tono (tonos de rojo , naranja , amarillo , verde , azul , violeta , etc.), la saturación y el brillo . Algunas palabras para colores derivan del nombre de un objeto de ese color, como " naranja " o " salmón ", mientras que otras son abstractas, como "rojo".

En el estudio de 1969, Basic Color Terms : Their Universality and Evolution , Brent Berlin y Paul Kay describen un patrón en la denominación de colores "básicos" (como "rojo", pero no "rojo anaranjado", "rojo oscuro" o "rojo sangre", que son "tonos" de rojo). Todos los idiomas que tienen dos nombres de colores "básicos" distinguen los colores oscuros/fríos de los brillantes/cálidos. Los siguientes colores que se distinguen suelen ser el rojo y luego el amarillo o el verde. Se dijo que los idiomas con seis colores "básicos" incluían el negro, el blanco, el rojo, el verde, el azul y el amarillo. Berlin y Kay describieron más similitudes entre idiomas hasta un conjunto de doce: negro, gris, blanco, rosa, rojo, naranja, amarillo, verde, azul, morado, marrón y azul celeste (distinto del azul en ruso e italiano , pero no en inglés).