Una imagen es el reflejo en la conciencia de aquella parte del mundo exterior captada por el ojo, debido a la sensibilidad de este último al conjunto de radiaciones electromagnéticas conocido como luz.
2.2.3.1 La luz.
Se llama luz a la energía radiante electromagnética capaz de estimular al ojo humano, la misma está compuesta por elementos discretos que se propagan en forma rectilínea tanto en el vacío coma a través de medios materiales.
La longitud de onda está determinada por:
λ=𝐶
𝑓 (2.15)
Donde C es la velocidad de la luz y f la frecuencia. En general existen dos tipos de fuentes de luz:
Las que poseen un espectro discreto o de rayas producido por una radiación atómico molecular.
Las que poseen un espectro continuo producido por una radiación térmica.
Cuando una radiación incide sobre un objeto esta puede ser reflejada, transmitida y/o absorbida por dicho objeto. La transmisión y reflexión pueden ser dirigidas o difusas de acuerdo con la transparencia del material del objeto y con el acabado superficial respectivamente. En ambos casos una parte del flujo luminoso es absorbido [30].
2.2.3.2 El ojo humano. Propiedades del sistema humano visual (SHV).
La retina contiene dos tipos de elementos fotosensibles, denominados conos y bastoncillos. En la figura 2.8 se representa una sección transversal de un ojo humano en el que pueden apreciarse los principales elementos que intervienen en el proceso de formación y captación de imágenes.
Entre las propiedades de la visión humana se encuentran [30]: 1. Propiedad de integración espacial de la visión:
Capacidad del ojo humano de integrar el conjunto de componentes espectrales recibidas para producir sensaciones de colores diferentes a los monocromáticos.
2. Agudeza visual o poder separador del ojo humano:
Capacidad del ojo humano de distinguir dos fuentes de luz o elementos discretos a una distancia establecida.
3. Remanencia de las sensaciones luminosas o memoria visual:
La respuesta de dos elementos fotosensibles de la retina a un impulso luminoso rectangular es prácticamente inmediata al comienzo de dicho impulso, mientras que, al desaparecer el impulso luminoso, la sensación luminosa va despareciendo según una curva exponencial determinada. El tiempo medio de demora en extinguirse la sensación luminosa es de 50 ms.
4. Sensibilidad del ojo humano a los colores. Curva de sensibilidad
Es una medida de la respuesta del ojo humano para percibir las radiaciones de diferentes longitudes de onda. La figura 2.9 muestra la curva de sensibilidad del ojo humano en función de la longitud de onda para la visión diurna.
5. Adaptación al brillo
El ojo humano no puede responder simultáneamente al rango completo de luminancia, se adapta a la luminancia promedio del rango, percibiendo las superficies con una luminancia superior a 30 000 cd/m² como brillantes y las que están por debajo de 0.1 cd/m² como oscuras.
2.2.3.3 Magnitudes y cantidades fotométricas.
Flujo luminoso. Rendimiento luminoso:
Se llama flujo luminoso al equivalente en sensación subjetiva del flujo radiante. El flujo luminoso evalúa la capacidad del flujo radiante para producir la sensación de brillo.
df=V(λ)*dP=V(λ)*P(λ)*dλ (2.16) La unidad fotométrica del flujo luminoso es el lumen (lm).
A la relación entre la cantidad de lúmenes de flujo luminoso y el número de watt del flujo radiante se le denomina rendimiento luminoso.
Intensidad luminosa:
La intensidad luminosa de una fuente en una dirección determinada se define como el flujo luminoso emitido por unidad de ángulo sólido en esa dirección.
I = 𝑑𝐹
𝑑𝑊
𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑒𝑠𝑡𝑟𝑜𝑟𝑟𝑎𝑑𝑖á𝑛 = candela (2.17)
El ángulo sólido dW se define por la expresión, dW = 𝑑𝐴
𝑟² esterorradianes (2.18)
Emitancia luminosa e iluminación:
La emitancia luminosa de una fuente de luz se define como el flujo luminoso emitido por unidad de superficie de esta fuente.
R = 𝑑𝐹
𝑑𝐴 𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑚² = Lux (2.19)
La iluminación se define como el flujo luminoso que incide sobre las distintas partes del cuerpo iluminado. E = 𝑑𝐹 𝑑𝐴 𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚² = Lux (2.20) Luminancia o brillo:
La luminancia o brillo de una superficie en una dirección determinada se define como la intensidad luminosa por unidad de área proyectada en esa dirección.
L = 𝐼𝛼
𝑑𝐴𝑐𝑜𝑠𝛼
𝑐𝑎𝑛𝑑𝑒𝑙𝑎
𝑚² = nit (2.21)
2.2.3.4 Definición de color
Aspecto de la luz del cual el observador humano tiene conocimiento a través de las sensaciones visuales surgidas en la corteza cerebral debido a la estimulación del ojo.
1. Luminancia, matiz y saturación del color
La luminancia es una evaluación del aspecto del color relacionado con la intensidad de la sensación. Permite clasificar cualquier sensación de color como equivalente a la sensación producida por un valor particular de gris neutro.
El matiz de un color, es un atributo que permite clasificar al mismo como verde, azul, etc. y está determinado por la longitud de onda dominante del estímulo luminoso.
La saturación de un color indica su pureza. Los colores espectrales poseen un máximo de saturación mientras que para el blanco la saturación es cero [30].
2. Teoría tricolor de la recepción del color
En la zona central de la retina existen tres tipos de conos de sensibilidad espectral diferente. Uno sensible al color rojo, otro al color verde y otro al azul. En la figura 2.10 se muestra la sensibilidad espectral de estos conos. En la figura 2.11 se representan los valores de los coeficientes triestímulo correspondientes al sistema NTSC necesarios para obtener los distintos colores monocromáticos [31].
3. Mezclas aditivas de color. Colores primarios aditivos.
La mezcla aditiva de colores es posible debido a la propiedad de integración espacial de la visión. Al superponer sobre una pantalla blanca haces de luz monocromática de distinto color figura 2.12, se obtiene en la intersección de estos, colores diferentes a los de los haces originales.
La triada de primarios óptima que permite la obtención del mayor número de aquellos colores que con más frecuencia aparecen en la vida diaria y en la naturaleza está formada por los colores rojo, verde y azul.
La mezcla aditiva de colores se encuentra regida por las siguientes leyes [30]: Primera ley de Grassman
Cualquier color C puede ser igualado por la mezcla aditiva de cantidades positivas o negativas de tres colores primarios, correspondiendo a dicho color C un juego único de valores de primario.
𝐿𝑐= 𝐿𝑝1 + 𝐿𝑝2 + 𝐿𝑝2 (2.22) Donde Lx representa la luminancia del color indicado por el subíndice que puede ser positiva o negativa.
Si se hacen variar las luminosidades de C y las luminancias de los colores primarios en la misma proporción, sigue siendo válida la igualdad planteada en la primera ley.
Tercera ley de Grassman
Si se han realizado las dos ecuaciones siguientes,
𝐿𝑐1= (𝐿𝑝1)1+(𝐿𝑝2)1 + (𝐿𝑝3)1
𝐿𝑐2= (𝐿𝑝1)2+ (𝐿𝑝2)2 + (𝐿𝑝3)2 La ecualización de la suma de C1 y C2 responderá a la ecuación
𝐿𝑐1+𝐿𝑐2= (𝐿𝑝1)1 + (𝐿𝑝1)2+ (𝐿𝑝2)1 + (𝐿𝑝2)2+ (𝐿𝑝3)1+ (𝐿𝑝3)2 (2.23)
4. Triángulo de Maxwell y diagrama cromático
El problema fundamental para poder representar los distintos colores sobre una superficie plana, de modo que en cada punto del plano podamos asignarle un color cuyas componentes triestímulo sean fácilmente identificables, es que estas componentes forman un espacio tridimensional, por lo que no es posible una representación conjunta del vector y su color asociado sobre el plano. Como se observa en la figura 2.13 la información de tonalidad de un color está codificada en la dirección del vector.
Se normalizan las componentes triestímulo de modo que se pierda la información de magnitud de los vectores. Con ello, se pierde una de las variables, por lo que ya será posible obtener una representación plana de los colores.
Los coeficientes resultantes de esta normalización se denominan coeficientes cromáticos y se denotan con letras minúsculas:
𝑟 = 𝑅 𝑅+𝐺+𝐵; 𝑔 = 𝐺 𝑅+𝐺+𝐵; 𝑏 = 𝐵 𝑅+𝐺+𝐵 (2.24)
La suma se mantiene siempre igual a la unidad por lo que uno de ellos es redundante y puede calcularse en función de los otros dos:
r + g + b = 1 (2.25) Estas nuevas variables ofrecen dos alternativas para representar gráficamente las distintas tonalidades de color sobre planos que se conocen con el nombre de triángulo de Maxwell y diagrama cromático. Ambos planos se representan gráficamente en la figura 2.14 sobre el
espacio tridimensional de los componentes triestímulo y corresponden con los planos R+G+B=1 y B=0 respectivamente [31].