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Fundamentos del color digital
El tratamiento digital del color ha sido una de las revoluciones más felices de las realizadas en las últimas décadas a través de las llamadas nuevas tecnologías. Una revolución
Este artículo trata de exponer sus principios básicos a través de una exposición sencilla, que hace especial referencia a las técnicas usadas en Artes Gráficas. Se tratarán en él los siguientes puntos:
Problemas para la cuantificación del color.
Modelos y sistemas de color.
Síntesis aditiva y substractiva
Qué es digitalización
Tipos básicos de imágenes digitales
El concepto de "profundidad de bits"
Identificación matemática de un color
El concepto de resolución
Fórmulas apropiadas para la digitalización en Artes Gráficas
Problemas para la cuantificación del color
El color es sensación. Esto quiere decir que en la naturaleza no existe ninguna materia u onda que sea color por sí misma, aunque nuestro cerebro genere la sensación del color cuando recibe, a través del ojo, radiaciones electromagnéticas comprendidas entre 400 y 700 nanómetros.
Este hecho ha condicionado todos los intentos para cuantificar el color y ejercer un cierto control sobre su reproducción artística o industrial, que se han venido realizando desde el siglo XVIII.
En las industrias que hacen uso del color, como la textil, la de zapatería, la de la madera, etc, además de las artes gráficas, esto solía solucionarse a través del recurso a términos metafóricos como "verde manzana" o "rojo burdeos". Pero sólo una cuantificación fiable de los componentes del color podía hacer posible conseguir un matiz en condiciones controladas.
Modelos y sistemas de color
Desde que Newton descubriera la descomposición de la luz en el espectro, se han sucedido numerosos modelos sobre qué es el color en la naturaleza y en el hombre. El más importante de todos ellos, ya que aún sirve de fundamento último a la mayoría de los sistemas de color usados en la actualidad, fue el de Thomas Young, que en el siglo XVIII propuso que el ojo creaba todos los matices mediante mezcla de tres colores básicos. Esta formulación aún es conocida como Teoría Tricrómica.
La teoría tricrómica sirve de fundamento a la Colorimetría, o ciencia de la media del color, que se basa en la medida de los matices de color mediante tres factores.
Algunos de estos modelos colorimétricos son muy conocidos, como el que valora cada matiz como el resultado de tres valores:
tono o cualidad del color (rojo, verde, azul, etc)
saturación o pureza del matiz
brillo o cantidad de luz que tiene o ilumina a ese matiz
Otros sistemas de color son más sofisticados, como los elaborados por CIE, la Comisión Internacional de Iluminación. Entre ellos caben destacar el XYZ, que representan tres colores teóricos, según se comprobó experimentalmente que eran vistos por una serie de observadores, y el CIE Lab, en el que el valor "L" representa la cantidad de luz, el valor "a" la cantidad de rojo / verde que posee el matiz, y el valor "b" la cantidad de amarillo / azul. De esta manera, los valores "a" positivos son rojizos, los valores "a" negativos son verdosos, los "b" positivos amarillentos y los "b" negativos azulados. La mezcla de todos ellos, unidos al valor de luz "L", permite identificar y definir todos los matices.
Síntesis aditiva y substractiva
Otras dos formas de sintetizar o producir color que han cobrado especial valor teórico y práctico son las conocidas como síntesis aditiva y substractiva, que también se basan en la teoría tricrómica.
La síntesis aditiva se fundamenta directamente en el funcionamiento del ojo humano, y describe la formación de color como dependiente de la mezcla de tres colores, el rojo, el verde y el azul.
Sus principios básicos son los siguientes:
parte del color negro, que es la ausencia de toda estimulación visual.
crea el color sumando estimulación (por ello se llama aditiva) en cualquiera de los tres colores básicos, rojo, verde y azul.
el color resultante es el blanco, cuando la estimulación es máxima en los tres colores básicos
La siguiente imagen muestra un símil del funcionamiento de la síntesis aditiva.
La síntesis substractiva se basa en la filtración (o substracción) de los valores de color inversos a los usados en la síntesis aditiva. Es decir, los que podríamos llamar (no rojo), (no verde) y (no azul).
Estos colores resultan ser los siguientes:
el negativo o complementario del rojo es el cian
el negativo o complementario del verde es el magenta
el negativo o complementario del azul es el amarillo
De manera que los colores fundamentales de la síntesis substractiva son el cian, el magenta y el amarillo.
Y sus principios básicos, los siguientes
parte del color blanco, que es el máximo de estimulación visual
crea el color restando estimulación a través de un sistema de filtrado en cualquiera de sus colores básicos
el color resultante es el negro, cuando toda la estimulación ha sido substraída del blanco inicial.
La imagen muestra un símil del funcionamiento substractivo.
Qué es digitalizar
Digitalizar es hacer que la información contenida en una imagen pase a ser de carácter numérico; es decir, a expresarse en dígitos. Con ello obtenemos una cuantificación perfecta de un valor y, en el color, de cualquier matiz.
Las señales que da una imagen, tanto en su percepción visual como en su creación mediante campos eléctricos, son de carácter analógico. Esto quiere decir, principalmente, que:
son continuas
guardan una similitud (analogía) estructural respecto del original que las genera
Al pasar estas señales analógicas a información digital sucede que:
las hacemos discontinuas
ya NO guardan similitud o analogía estructural respecto del original, ya que son números
Son discontinuas porque sólo se digitaliza a la vez un fragmento o muestra de todo el conjunto de la imagen o de la información de que se trate.
Y no guarda similitud ya que los números son entidades abstractas que pueden referirse a cualquier cosa. De ahí que la información numérica de una imagen pueda ser, teóricamente, idéntica a la de un sonido o a la de un texto. El resultado dependerá del código y programa con que se lea dicha información, que en sí misma no es ni una imagen ni un sonido ni una palabra escrita.
En artes gráficas, para digitalizar, se utilizan herramientas como los escáneres y las cámaras digitales de vídeo o fotografía.
Tipos básicos de imágenes digitales
Puesto que la información digital es discontinua, toda imagen de este tipo ha de estar dividida en unidades claramente identificables, que contengan cada una su parcela de información.
A este respecto, existen dos tipos de imágenes digitales.
las creadas mediante píxeles o porciones gráficas de la imagen
las creadas mediante elementos definidos matemáticamente
A las primeras, creadas mediante píxeles, se las denomina imágenes de mapas de bits. A las segundas, imágenes vectoriales.
El aspecto de las imágenes creadas con píxeles es el de una cuadrícula, que debe ser invisible salvo que se desee crear un efecto estético.
El aspecto de las imágenes creadas con elementos vectoriales es el de formas, regulares o irregulares, que contienen color plano, color en degradados definidos matemáticamente, o texturas.
El concepto de profundidad de bits
Cada píxel o porción gráfica de una imagen debe ser considerado desde dos puntos de vista.
1.- Es una fragmento de la imagen digital en mapa de bits. 2.- Es una parte de la información que contiene la imagen.
Como fragmento de la imagen, se identifica cuando la imagen se amplia, ya que tiene la forma de un cuadrado de color homogéneo.
Como parte de la información, puede contener mayor o menor cantidad de bits. A esta cantidad, que es igual para todos los píxeles de una imagen, se la denomina profundidad de bits.
Se trata de un concepto importante porque, a mayor profundidad de bits, más información contiene la imagen y, por consiguiente, se pueden tener mayor número de matices de colores.
Veamos:
Si la profundidad es de 1 bit, sólo existe la posibilidad de tener 2 colores. (1 / 0)
Si la profundidad es de 2 bits, es posible tener 4 colores (00 / 01 / 10 / 11)
Si la profundidad es de 3 bits, es posible tener 8 colores, etc
Como cada bit puede ser sólo 0 / 1, la fórmula matemática para hallar el número de colores posible es la de elevar 2 a la potencia del número de bits que tengamos.
Profundidad de 1 bit - 2 colores
Profundidad de 2 bits - 4 colores
Profundidad de 3 bits - 8 colores
Profundidad de 4 bits - 16 colores
Profundidad de 8 bits - 256 colores
Profundidad de 24 bits - 16.777.216 colores
En artes gráficas se usan, principalmente, ficheros:
De un 1 bit para imágenes de línea, sólo blanco y negro sin grises medios
De 8 bits para imágenes de tono continuo en B/N, con 256 matices de color
De 24 bits ( 8 por cada canal ) para imágenes a todo color
De 32 bits ( 8 por canal, cman ) para ficheros de impresión
La siguiente imagen es un ejemplo de ilustración de línea, o de 1 bit de profundidad.
Ahora vemos un ejemplo de imagen de tono continuo, de 8 bits de profundidad.
Por último, una imagen en color de 24 bit de profundidad. Es decir, 8 bit para el canal del rojo, 8 para el azul y 8 para el verde.
Identificación matemática de un color
Para definir colores en el entorno digital, pues, han de emplearse tantos números como bits tengan los píxeles. De esta maneta, en imágenes de un bit de profundidad sólo caben dos colores, a los que se asignan los números 0 y 1, fondo y tinta.
En imágenes con dos bits de profundidad, los colores recibirán las siguientes asignaciones:
00 - 01 - 10 - 11
Como asignar 24 números para cada color sería muy farragoso, suele usarse una nomenclatura en base 16, en la que hay que representar cada cifra mediante números y letras, ya que el guarismo 10 significa una cosa distinta en base 10 o en base 16.
De esta manera, los números de asignación de colores en base 16 son:
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.
Como se aprecia, la posición del 10, en base 16, la ocupa la letra A.
Además, como se da la circunstancia de que 16 x 16 son 256, son suficientes dos cifras, entre 0 y F, para designar cualquiera de 256 matices de color, y tres pares de dos cifras para designar cualquiera entre 16 millones de colores.
De esta manera, cuando vemos un color designado como 00, es que se trata del primero de la serie de 256, y cuando se designa como FF, es que se trata del último.
Identificaciones como E5, 1A, A7, etc, representan posiciones intermedias.
El concepto de resolución
El concepto de resolución está relacionado con el detalle que una imagen puede tener al ser impresa o visualizada por otros medios. Se mide de la siguiente manera:
En imágenes de bits, es el número de píxeles que hay por unidad lineal, cm o pulgada.
En imágenes vectoriales, la resolución de la imagen depende del periférico que se use para imprimirla o verla.
Como la cantidad de píxeles de una imagen no crece cuando la estiramos mediante un programa de dibujo o maquetación, a mayor tamaño, menor resolución de un mismo fichero.
Si el fichero se estira demasiado, los píxeles pueden llegar a hacerse visibles, lo cual sólo es aceptable cuando se trata de crear efectos gráficos especiales. Por ello es necesario crear ficheros que tengan la resolución adecuada al tipo de impresión que se vaya a usar.
Fórmulas apropiadas para la digitalización en artes gráficas
En términos generales, puede decirse que la digitalización es la entrada al sistema digital de artes gráficas, así como la impresión o filmación representa la salida. A esto hay que añadir que el tipo de entrada o digitalización que necesitemos está en función de la salida que tengamos previsto usar, y que nada debe digitalizarse antes de saber a qué fin está destinado.
Las fórmulas son muy sencillas.
Para imágenes o trabajos de línea:
Para imágenes tramadas convencionales:
Para imágenes con tramado estocástico:
Tratamiento y gestión del color
Dado que la imagen digital es discontinua y cada píxel contiene su propia información, independiente de la información del píxel vecino, es posible hacer modificaciones muy minuciosas de una imagen. Este proceso de manipulación se llama tratamiento de imagen y existen programas específicos para realizarlo.
También es posible comparar la información de un píxel respecto de sus vecinos, de cara a hallar valores intermedios, por ejemplo, o tener información estadística sobre el valor de color de todos los píxeles de una imagen. Esto se consigue, por ejemplo, a través de histogramas, en el que la altura vertical de cada línea representa la cantidad de píxeles que tienen un valor cromático determinado.
Otra herramienta son las curvas tonales, que permiten modificar el valor de los píxeles, según su orden de valor cromático: tonos suaves, medios u oscuros.
De igual manera, es posible analizar las variaciones que experimenta un color al atravesar diversas fases del proceso, como escaneado, visualización en un monitor o impresión.
De esta forma, mediante la comparación de su comportamiento respecto de un estándar internacional, puede determinarse el perfil de comportamiento cromático de cada uno de los periféricos en uso, y establecer las pautas de variación del matiz para que tenga el mismo aspecto, en condiciones normalizadas, en el original y en la impresión.
Bibliografía
Harald Küppers: Fundamentos de la teoría de los colores. Gustavo Gili
Agfa: Introducción a la digitalización. Agfa Press
