Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color -...
Transcript of Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color -...
1 - 2
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
• Introducción
• Elementos condicionantes de la Colorimetría
• Color psicofísico y color psicológico
• Las causas del color
Sumario
1 - 3
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
• Objetivo:– Analizar y comprender la definición del color como “una sensación
visual consciente, es la interpretación que nuestro cerebro hace de la luz que llega a retina”
• ¿Qué es la Visión? ¿Qué significa “ver”?– Interpretación del entorno que nos rodea a partir de la extracción de
información contenida en las imágenes retinianas usando modelos internos de codificación y representación
– Modelos visuales de información:• Color, forma, detalle, movimiento, localización, orientación
Introducción
Visión Binocular (OF-2)Percepción visual (OF-3)Ciencia del ColorErgonomía Visual
1 - 4
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Iluminante
Objeto
Sistema visual
Color percibido
Estímulo cromático
1 - 5
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Elementos Condicionantes del Color
• Fuente luminosa + Objeto + Observador:
= color reflejado
= color transmitido
= color autoluminoso
1 - 6
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Elementos Condicionantes del Color
• La radiación electromagnética a la que somos sensibles:
10-6 10-110-3 10310 106 1012109
R. Cosm R. Gam R - X UV IR MO Radio RF
1 - 7
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Elementos Condicionantes del Color
• Estímulo-color = (fuente luminosa) ⊗ (objeto)– Distribución espectral de potencia radiante de una lámpara: S(λ)
• Espectro continuo:
– Planckiano: tipo P → color de las estrellas
– Luz día: tipo D
• Espectro discreto: tipo F
– Factor de reflexión de un objeto opaco: ρ(λ)
– Factor de transmisión de un objeto transparente: τ(λ)
1 - 8
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Elementos Condicionantes del Color: lámparas
Iluminantes planckianos(radiadores absolutos)
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0
1
2
3
4
P100
P50
P25
Iluminantes CIE
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0
1
2
3
C B
A
1 - 9
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Iluminantes luz-diurna
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0.0
0.5
1.0
1.5D75
D65 D50
Iluminantes tipo-F
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
F11
F7
F2
Elementos Condicionantes del Color: lámparas
1 - 10
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Lámpara de Na(alta presión)
Longitud de onda λ (nm)
400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0
1
2
3
4
5
6
7
Lámpara HMI(halogenuros metálicos
con vapor de Hg)
Longitud de onda λ (nm)
400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0
1
2
3
Lámpara de Xe
Longitud de onda λ (nm)
400 500 600 700
Pote
ncia
rela
tiva
S
0.0
0.5
1.0
1.5
Elementos Condicionantes del Color: lámparas
1 - 11
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Iluminantes CIE
Iluminantes tipo luz de día
Iluminantes tipo F
Elementos Condicionantes del Color: lámparas
1 - 12
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Objeto opaco
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Fact
or d
e re
flexi
ón ρ
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0Objeto transparente
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Fact
or d
e tr
ansm
isió
n τ
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Primarios RGB y Wen monitor CRT
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Rad
ianc
ia L
e (m
W/s
r·m2 )
0
2
4
6
Elementos Condicionantes del Color: objetos
1 - 13
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Elementos Condicionantes del Color: el sistema visual
• El Sistema Visual Humano: trivariancia visual
440565
540
1 - 14
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Elementos Condicionantes del Color
• El Sistema Visual Humano: trivariancia visual
1 - 15
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Longitud de onda λ (nm)400 500 600 700
Rad
ianc
ia L
e (m
W/s
r·m2 )
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Color Psicofísico y Color Percibido
• Color Psicofísico: especificación del estímulo de color, depende directamente de la distribución espectral de potencia radiante que entra en los ojos y se expresa en función de valores definidos experimentalmente:
– Valores Triestímulo– Metamerismo
1 - 16
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
M
λ (nm)
Res
pues
ta
0
1
Estímulo-Color
λ (nm)
S * ρ
0
1
Sensor M
λ (nm)
Sens
ibili
dad
0
1
S
λ (nm)
Res
pues
ta
0
1
L
λ (nm)
Res
pues
ta
0
1
Sensor L
λ (nm)
Sens
ibili
dad
0
1
Sensor S
λ (nm)
Sens
ibili
dad
0
1
Iluminante
λ (nm)
Pote
ncia
rela
tiva
S
0
1
Objeto
λ (nm)
Fact
or d
e re
flexi
ón ρ
0
1
ValoresTriestímulo
(área)
1 - 17
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Color Psicofísico y Color Percibido
• Color Percibido: atributo de la percepción visual que estárelacionado con el color psicofísico
• Atributos perceptuales del color:
Tono (H)
Luminosidad (B)
Colorido (M)
1 - 18
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Color Psicofísico y Color Percibido
ColorPsicofísico
ColorPercibido
Condiciones deVisualización
Modelo de Apariencia
Med
io
Bla
nco
Lum
inan
cia
Fond
o
1 - 19
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• ¿Qué procesos físicos, químicos y ópticos permiten diferentes formas de interacción entre la luz y la materia?– Estamos dejando al margen la percepción humana del color
• Bloques conceptuales de causas del color:– Vibraciones y excitaciones atómicas simples– Transiciones en la red cristalina (estado sólido)– Transiciones entre orbitales moleculares– Transiciones entre bandas de energía– Óptica Geométrica / Física
1 - 20
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
VIBRACIONES Y EXCITACIONESATÓMICAS SIMPLES
TRANSICIONES ENTRE BANDAS DE ENERGÍA
1. Incandescencia: Sol, lámparas, arco-C, pirotecnia* 8. Metales: cobre, oro, hierro, plata
2. Excitaciones gaseosas: relámpago, pirotecnia*, aurora boreal, láseres*
9. Semiconductores puros: sílice, galena, diamante, cadmio
3. Vibraciones y rotaciones: agua, hielo, yodo, cloro 10. Semiconductores dopados: diamante, LED, fósforos TV
TRANSICIONES EN LA RED CRISTALINA 11. Centros de color: amatista, cuarzo ahumado
4. Compuestos metálicos: pigmentos, láseres* ÓPTICA GEOMÉTRICA / FÍSICA
5. Impurezas metálicas: rubí, esmeralda, colorantes 12. Refracción y polarización: arco iris, halos
TRANSICIONES ENTREORBITALES MOLECULARES
13. Difusión: azul-cielo, amanecer/atardecer, plumas azuladas*, ojos azules de los neonatos
6. Compuestos orgánicos: tintes, coloración biológica* 14. Interferencias: aceite-agua, pompas-jabón, alas de mariposa
7. Transferencia de carga: zafiro, magnetita, lapislázuli 15. Difracción: ópalo, LCD, redes de difracción
*Solamente en parte http://www.webexhibits.org/causesofcolor/index.html
1 - 21
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• Causa nº 2 (excitaciones gaseosas): lámparas fluorescentes (también en TV)– Descarga eléctrica sobre vapor de Hg + luminóforo (MgWO4, ZnSO4,
CdB2O4, CdP2O4, etc)
λ emisión sin luminóforo = 253.7 nm
1 - 22
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• Causa nº 5 (transiciones en la red cristalina): piedras preciosas o gemas– Al2O3 (corindón, incoloro) + 1 % (Cr3+) → rubí (rojo)– Be3Al2Si6O18 (berilo, incoloro) + 1 % (Cr3+) → esmeralda (verde)– Ambas gemas presentan una fluorescencia roja
– Efecto Alejandrita:• BeAl2O4 + 1 % (Cr3+) →
Luz incandescente(blanco amarillenta) Luz diurna (blanco azulada)
1 - 23
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
• Causa nº 7 (transiciones entre orbitales): transferencia de cargaFe2+ (en celda 1) Fe3+ (en celda 1)Fe3+ (en celda 2) Fe2+ (en celda 2)
• Causa nº 9 (transiciones entre bandas de energía): diamantes coloreados– Diamante (C, incoloro) + 0.0001 % B → diamante azulado– Diamante (C, incoloro) + 0.1 % N → diamante verdoso– Diamante (C, incoloro) + 0.001 % N → diamante amarillento
Las causas del color
luzFe3+
1 - 24
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• Causa nº 12 (refracción): arco iris doble invertido
1a refracción en la gotaBanda de Alexander
2a refracción en la gota
1 - 25
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• Causa nº 13 (difusión): difusión Rayleigh del cielo
• Causa nº 14 (interferencias): alas de mariposa
• Causa nº 15 (difracción): ópalo, pantalla de cristal líquido (LCD)
http://www.webexhibits.org/causesofcolor/index.html
1 - 26
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• Tipos de pantallas LCD: transmisión luminosa variable– matriz activa (Thin Film Transistor) ⇒ color– Necesaria una fuente de luz primaria
1 - 27
Tema 1: Introducción a la Ciencia del Color
Las causas del color
• Incandescencia:– Emisión de luz por aumento de la temperatura
• Luminiscencia: Emisión de luz “fría”, diferente a la incandescencia• Fotoluminiscencia: inducida por radiación electromagnética
– Fluorescencia: instantánea– Fosforescencia: persistente
• Radioluminiscencia o radioactividad• Electroluminiscencia: por acción de una corriente eléctrica
– Cátodoluminiscencia: tubo de rayos catódicos (CRT → televisor)• Triboluminiscencia: por acción de un cambio de presión• Quimioluminiscencia: derivada de una reacción química
– Bioluminiscencia• Sonoluminiscencia: por acción de ultrasonidos• Electrocromía y termocromía• Emisión láser (coherente)