Espacio de color

Como la retina humana tiene tres tipos de conos, cuya activación está en relación biunívoca con el color percibido (si esto se presenta en un contexto resumido), en una primera aproximación, podemos considerar el color como funciones de tres variables.

Para evaluar el color se podría considerar las tres curvas de sensibilidad espectral de los tres tipos de conos y representar cada estímulo de color con los tres valores (largo: L, M: Medio y S:Corto) obtenibles por medio de estas curvas.

Este procedimiento no se había utilizado hasta este momento porque las tres curvas no se han descrito con precisión y, sobre todo, no lo habían sido a comienzos del siglo XX, cuando se dispusieron las bases de la colorimetría.

Al no poderse basar en este procedimiento, la colorimetría específica de un color se relacionaba con el problema de la igualación o correspondencia de colores (color matching), que consiste en evaluar un color en términos de tres estímulos "primarios" prefijados (elegidos casi a placer) en las oportunas proporciones.

La CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) estableció en 1931 un procedimiento oficial para las igualaciones o correspondencias de color (color matching). Se obtuvieron tres curvas, llamadas x¯, y¯, z¯ (la rayas van encima, como se ve en el gráfico), que fueron adoptadas oficialmente por la CIE en 1931. Estas tres curvas se llaman funciones de igualación o correspondencia del color CIE (CIE color-matching functions) y definen un observador estándar concreto, denominado observador colorimétrico estándar CIE 1931 (CIE 1931 Standard Colorimetric Observer), al que se suele llamar observador de 2º.

El sistema de color Munsell con sus especificaciones revisadas se suele usar para evaluar la uniformidad perceptual de los espacios de color.

Así, reflejando en el plano a-b todas las muestras de Munsell con valor 5 se obtiene la distribución que se puede ver en la imagen superior (cortesía de Bruce Lindbloom). Si el espacio Lab fuese perceptualmente uniforme, todos los rayos de matiz (hue) constante deberían ser líneas rectas equidistantes entre si por un ángulo de 9º.

El espacio formado por los ejes X, Y y Z se puede considerar un espacio tridimensional. En ese espacio cualquier color se representa con un punto concreto y el conjunto de todos los puntos forma un sólido tridimensional que es el espacio del triestímulo XYZ, representado en el diagrama superior.

El espacio de color L*C*h es una representación tridimensional de las percepciones de color más intuitiva que CIELAB.

En 1976, la CIE propuso el espacio de color CIELAB, también llamado espacio de color CIE 1976 (CIE 1976 color space) como una aproximación a un espacio de color uniforme (Munsell es la referencia estándar).

El espacio de color CIELAB es una transformación matemática del espacio XYZ en el cual se fija un blanco de referencia y cuyos valores de triestímulo son (Xn, Yn, Zn). Ese blanco de referencia puede ser, por ejemplo una fuente luminosa, el iluminante al que se haya adaptado el observador, un difusor perfecto o el color neutro más reflectante o transmisor de un medio de reproducción (entonces es (media-relative)).

Los tres ejes del sistema CIELAB se indican con los nombres L*, a* y b*. Representan, respectivamente Luminosidad (lightness), tonalidad de rojo a verde (redness-greenness) y tonalidad de amarillo a azul (yellowness-blueness) (los dos últimos ejes están inspirados en la teoría de los colores oponentes).

Como hemos visto, la luminancia no es perceptualmente uniforme. Un incremento de luminancia a partir de un punto bajo no provoca la misma percepción que el mismo incremento de luminancia a partir de un punto más alto. (Esta es la ley de Weber-Fechner, válida para todas las percepciones, no sólo la visual).

En el espacio colorimétrico XYZ (y en el diagrama de cromaticidad xy), parejas de puntos que están a igual distancia entre si representan colores que perceptualmente tienen distancias distintas (es decir: que sus diferencias se perciben mayores o menores en algunos casos).

La situación es similar a cuando se observa un mapamundi. Sea cual sea el tipo de proyección aplicada, las distancias se distorsionan. Si medimos cinco centímetros en el ecuador de un mapa con la proyección Mercator, veremos que se corresponden a una distancia diferente que 5 centímetros en las zonas árticas, en el Polo Norte. De hecho, las proyecciones Mercator no son uniformes (las distancias en el mapa no se corresponden con las distancias reales).

En general, para evaluar un sistema de representación del color se hace referencia al sistema de color Munsell (Munsell Color System). Aunque es cierto que el espacio colorimétrico XYZ y el correspondiente diagrama de cromaticidad xy tienen propiedades notables (como que las mezclas aditivas sean lineales, por ejemplo), tienen el inconveniente de que la distribución de los colores no es perceptualmente uniforme.