Capítulo 3 Color y Espacios de Color

3.1 Introducción (I) El color es una percepción que nuestro cerebro se encarga de construir. Hay tres células fotorreceptoras del color (cone cells). Otras células fotorreceptoras “rod” o bastoncillos no intervienen en la reproducción de imágenes. La longitud de onda de la luz visible se encuentra entre 400 nm y 700 nm.

3.1 Introducción(2) Ya que hay tres células fotorreceptoras de color, son necesarias y suficientes sólo tres componentes numéricas para describir un color.

3.2 Definiciones (I) Imágenes son representaciones de objetos sensados a través de su energía radiante. Percepción es el proceso mediante el cual los organismos interpretan y organizan las sensaciones o estímulos de los receptores sensoriales en los ojos, oídos, nariz, lengua, o piel, para producir experiencias y adquirir significado del entorno.

3.2 Definiciones (II) La luz, en forma de radiación electromagnética, causa la activación de las celdas receptoras de nuestros ojos y el envío de señales al cerebro, pero no comprendemos estas señales como energía pura.

3.2 Definiciones (III) El proceso de percepción nos permite interpretarlos como objetos, eventos, gente, situaciones, etc. El conocimiento y la experiencia son extremadamente importantes en el proceso de percepción, porque nos ayudan a dar sentido a las entradas recibidas por nuestros sistemas sensoriales.

3.2 Definiciones (IV)

3.2 Definiciones (V)

3.2 Definiciones (VI)

3.2 Definiciones (VII)

3.2 Definiciones (VIII)

3.2 Definiciones (IX)

3.2 Definiciones (X)

3.2 Definiciones (XI)

3.2 Definiciones (XII) Fotometría realiza una descripción cuantitativa de la percepción de flujo radiante dentro del espectro visible cuyas características son: radiancia, luminancia y brillo.

3.2 Definiciones (XIII) La radiancia, flujo radiante o potencia total es la cantidad total de energía que sale de la fuente luminosa Se mide en Watios y está dada por: es la distribución espectral de energía.

3.2 Definiciones (XIV) Luminancia es la parte de la cantidad de flujo radiante que evoca sensación visual en el ojo humano (flujo luminoso o luz visible). Su unidad de medida es el lumen.

3.2 Definiciones (XV) El flujo luminoso puede obtenerse aplicando la siguiente expresión:

3.2 Definiciones (XVI) Las características generalmente empleadas para distinguir un color de otro son: brillo, matiz y saturación. El matiz y la saturación, en conjunto, constituyen la cromaticidad. brillo es un descriptor subjetivo que resulta muy difícil de medir. Incluye la noción acromática de la intensidad luminosa y es uno de los factores fundamentales para describir las sensaciones del color.

3.2 Definiciones (XVII) Matiz o tono es un atributo asociado con la longitud de onda dominante en una mezcla de ondas luminosas. Cuando se dice que un objeto es rojo, amarillo o azul, se está especificando su matiz. El matiz está determinado por la longitud de onda predominante.

3.2 Definiciones (XVIII) Saturación es la pureza relativa o cantidad de luz blanca mezclada con un matiz. Colores puros del espectro están totalmente saturados, pero colores como el celeste, el rosa, están menos saturados.

3.2 Definiciones (XIX) El grado de saturación es inversamente proporcional a la cantidad de luz blanca añadida. Más saturado  Menos saturado

3.3 Espacios y Modelos de Color (I) Los colores primarios de luz son: rojo, verde y azul. Estos se pueden combinar aditivamente, para obtener los colores secundarios: magenta (rojo + azul), cián (verde + azul) y amarillo (rojo + verde). Mezclando los tres colores primarios o uno secundario con su color primario opuesto, en las proporciones adecuadas, se obtiene luz blanca.

3.3 Espacios y Modelos de Color (II) Un color primario de pigmento o colorante, es capaz de absorber uno de los colores primarios de luz y reflejar o transmitir los otros dos. Los colores primarios de pigmento son: magenta, cián y amarillo. Al combinarse sustractivamente, dan lugar a los colores secundarios: rojo, verde y azul. Una mezcla adecuada de los tres pigmentos primarios o de un pigmento secundario con su primario opuesto produce el color negro.

3.3 Espacios y Modelos de Color (III) Orientados al hardware. RGB (red, green, blue) para cámaras de vídeo, monitores a color. CMY (cian, magenta, yellow) para impresoras a color. YIQ (Y = luminancia, I = fase, Q = cuadratura) estándar para emisiones de televisión a color.

3.3 Espacios y Modelos de Color (IV) Para el procesado de imágenes. RGB. HSI (Hue, Saturation, Intensity). YIQ. YCbCr

3.3 Espacios y Modelos de Color (V) El modelo RGB es ampliamente usado en computadoras. CUBO RGB

3.3 Espacios y Modelos de Color (VI) La diagonal del cubo representa varios niveles de gris. RGB no es la mejor opción para procesado de imágenes. Todas las componentes RGB se representan con igual número de bits.

3.3 Espacios y Modelos de Color (VII) El espacio de color CMY es usado para Impresoras y fotocopiadoras en color. Necesitan una entrada CMY o bien una conversión de RGB a CMY.

3.3 Espacios y Modelos de Color (VIII) El modelo YIQ se utiliza para la emisión de señales de televisión. La componente Y (luminancia), proporciona toda la información de vídeo que necesita un sistema de televisión monocromático. En el procesamiento digital de imágenes, el modelo YIQ, tiene la ventaja de que la luminancia (Y) y la información del color (IQ), están desacopladas.

3.3 Espacios y Modelos de Color (IX)

3.3 Espacios y Modelos de Color (X) En los modelos HSI la intensidad (I), está desacoplada de la información cromática (HS) contenida en la imagen. Las componentes de matiz (H) y saturación (S) están íntimamente relacionadas con la forma en que los seres humanos percibimos el color.

3.3 Espacios y Modelos de Color (XI) Conversión RGB - HSI Se asume que R, G y B han sido normalizados para que estén en el intervalo [0, 1].

3.3 Espacios y Modelos de Color (XII) Conversión HSI - RGB Para valores de H en el intervalo: 0o < H 120o

3.3 Espacios y Modelos de Color (XIII) Conversión HSI - RGB Para valores de H en el intervalo: 120o < H 240o

3.3 Espacios y Modelos de Color (XIV) Conversión HSI - RGB Para valores de H en el intervalo: 240o < H  360º

3.3 Espacios y Modelos de Color (XV) Conversión HSI - RGB Los valores de r, g y b, están definidos por:

3.3 Espacios y Modelos de Color (XVI) Otro de los modelos usados es YUV en los que se da información de luminancia (Y) y dos de diferencia de color, con la finalidad de procesar más rápido la imagen. Es usada en: PAL, NTSC y SECAM. La visión humana no distingue bien las diferencias entre áreas de igual luminancia. Se necesita mayor precisión para Y que para las componentes de color.

3.3 Espacios y Modelos de Color (XVI)

3.3 Espacios y Modelos de Color (XVII) La luminancia tiene gran componente del verde. A las otras componentes se les llama crominancias. La conversión R’G’B’ (RGB con corrección) a YUV se usa: Y = 0.299 R’ + 0.587 G’ + 0.114 B’ U = -0.147 R’ – 0.289 G’ + 0.436 B’ = 0.492(B’-Y) V = 0.615 R’ – 0.515 G’ – 0.1 B’ = 0.877 (R’ - Y)

3.3 Espacios y Modelos de Color (XVIII) Como se puede observar la luminancia tiene mayor ponderación para G’ y menor para B’. La visión humana discrimina con gran facilidad los colores azules, por lo que se requiere para este color mayor precisión que para R y G.

3.3 Espacios y Modelos de Color (XIX) Una modificación de YUV es YCbCr donde Cb y Cr son las crominancias y toman valores entre 0 y 1. Las transformaciones (RGB – YCbCr) son: Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B Cb = 0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B Cr = 0.5 R - 0.4187 G + 0.0813 B

3.3 Espacios y Modelos de Color (XX) Gamut: es la representación del rango completo de color que un humano puede percibir. RGB CMY