La constancia del color es un ejemplo de constancia subjetiva y una característica del sistema de percepción del color humano que asegura que el color percibido de los objetos permanezca relativamente constante bajo diversas condiciones de iluminación. Una manzana verde, por ejemplo, parece verde para nosotros al mediodía, cuando la iluminación principal es la luz blanca del sol, y también al atardecer, cuando la iluminación principal es roja. Esto nos ayuda a identificar objetos.
La visión del color
La visión del color es un proceso mediante el cual los organismos y las máquinas son capaces de distinguir objetos en función de las diferentes longitudes de onda de la luz reflejada, transmitida o emitida por el objeto. En los humanos, la luz es detectada por el ojo usando dos tipos de fotorreceptores, conos y varillas, que envían señales a la corteza visual, que a su vez procesa esas sensaciones en una percepción subjetiva del color. La constancia del color es un proceso que permite que el cerebro reconozca un objeto familiar como un color consistente independientemente de la cantidad o las longitudes de onda de la luz que se refleja en un momento dado.
Iluminancia de Objetos
El fenómeno de la constancia del color ocurre cuando la fuente de iluminación no se conoce directamente. Es por esta razón que la constancia del color tiene un efecto mayor en los días con sol y cielo despejado en comparación con los días nublados. Incluso cuando el sol es visible, la constancia del color puede afectar la percepción del color. Esto se debe a una ignorancia de todas las posibles fuentes de iluminación. Aunque un objeto puede reflejar múltiples fuentes de luz en el ojo, la constancia del color hace que las identidades objetivas permanezcan constantes.
El Dr. DH Foster (2011) afirma que «en el entorno natural, la fuente misma puede no estar bien definida ya que la iluminación en un punto particular de una escena suele ser una mezcla compleja de luz directa e indirecta distribuida en un rango de ángulos incidentes, a su vez modificados por la oclusión local y la reflexión mutua, que pueden variar con el tiempo y la posición. «El amplio espectro de iluminancias posibles en el entorno natural y la capacidad limitada del ojo humano para percibir el color significan la constancia del color juega un papel funcional en la percepción diaria. La constancia del color permite a los seres humanos interactuar con el mundo de una manera consistente o verídica y permite hacer juicios de manera más efectiva a la hora del día.
Base fisiológica
Se cree que la base fisiológica para la constancia del color involucra neuronas especializadas en la corteza visual primaria que calcula las relaciones locales de la actividad del cono, que es el mismo cálculo que el algoritmo retinex de Land usa para lograr la constancia del color. Estas células especializadas se denominan celdas de doble oponente porque calculan la opponencia de color y la oponencia espacial. Las células con doble oponente fueron descritas por primera vez por Nigel Daw en la retina del pez dorado. Hubo un debate considerable sobre la existencia de estas células en el sistema visual de primates; su existencia fue finalmente probada mediante el mapeo de campo receptivo de correlación inversa y estímulos especiales que activan selectivamente clases de un solo cono a la vez, los llamados estímulos de «aislamiento de conos».
La constancia del color solo funciona si la iluminación incidente contiene un rango de longitudes de onda. Las diferentes células cónicas del ojo registran diferentes rangos de longitudes de onda de la luz reflejada por cada objeto en la escena. A partir de esta información, el sistema visual intenta determinar la composición aproximada de la luz de iluminación. Esta iluminación se descuenta para obtener el «color verdadero» o la reflectancia del objeto: las longitudes de onda de la luz que refleja el objeto. Esta reflectancia determina en gran medida el color percibido.
Mecanismo neuronal
Hay dos mecanismos posibles para la constancia del color. El primer mecanismo es la inferencia inconsciente. La segunda opinión sostiene que este fenómeno es causado por la adaptación sensorial. La investigación sugiere que la constancia del color se relaciona con los cambios en las células de la retina, así como en las áreas corticales relacionadas con la visión. Este fenómeno probablemente se atribuye a cambios en varios niveles del sistema visual.
Adaptación del cono
Los conos, células especializadas dentro de la retina, se ajustarán en relación con los niveles de luz dentro del entorno local. Esto ocurre a nivel de neuronas individuales. Sin embargo, esta adaptación es incompleta. La adaptación cromática también está regulada por procesos dentro del cerebro. La investigación en monos sugiere que los cambios en la sensibilidad cromática se correlacionan con la actividad en las neuronas geniculadas laterales parvocelulares. La constancia del color se puede atribuir a cambios localizados en las células retinianas individuales o a procesos neuronales de mayor nivel dentro del cerebro.
Metamerismo
El metamerismo, la percepción de los colores en dos escenas separadas, puede ayudar a informar la investigación sobre la constancia del color. La investigación sugiere que cuando se presentan estímulos cromáticos en competencia, las comparaciones espaciales deben completarse temprano en el sistema visual. Por ejemplo, cuando a los sujetos se les presentan estímulos de forma dicópica, una serie de colores y un color vacío, como el gris, y se les dice que se centren en un color específico de la matriz, el color vacío aparece diferente al percibido en un binocular Moda. Esto significa que los juicios de color, según se relacionan con las comparaciones espaciales, se deben completar en o antes de las neuronas monoculares V1. Si las comparaciones espaciales ocurren más tarde en el sistema visual, como en el área cortical V4, el cerebro podría percibir tanto el color como el vacío como si se los viera de forma binocular.
Teoría de Retinex
El efecto fue descrito en 1971 por Edwin H. Land, quien formuló la «teoría retinex» para explicarlo. La palabra «retinex» es un acrónimo formado por «retina» y «corteza», lo que sugiere que tanto el ojo como el cerebro están involucrados en el procesamiento.
El efecto se puede demostrar experimentalmente de la siguiente manera. Se muestra a una persona una pantalla llamada «Mondrian» (después de Piet Mondrian, cuyas pinturas son similares) que consiste en numerosos parches de colores. La pantalla se ilumina con tres luces blancas, una proyectada a través de un filtro rojo, una proyectada a través de un filtro verde y otra proyectada a través de un filtro azul. Se le pide a la persona que ajuste la intensidad de las luces para que un parche particular en la pantalla aparezca en blanco. El experimentador luego mide las intensidades de luz roja, verde y azul reflejadas en este parche de apariencia blanca. Luego, el experimentador le pide a la persona que identifique el color de un parche vecino, que, por ejemplo, aparece en verde. Luego, el experimentador ajusta las luces de modo que las intensidades de luz roja, azul y verde reflejadas en el parche verde sean las mismas que se midieron originalmente en el parche blanco. La persona muestra constancia de color en el hecho de que el parche verde continúa apareciendo en verde, el parche blanco continúa apareciendo en blanco y todos los parches restantes continúan teniendo sus colores originales.
La constancia del color es una característica deseable de la visión por computadora, y se han desarrollado muchos algoritmos para este fin. Estos incluyen varios algoritmos retinex. Estos algoritmos reciben como entrada los valores rojo / verde / azul de cada píxel de la imagen e intentan estimar las reflectancias de cada punto. Uno de estos algoritmos funciona de la siguiente manera: se determina el valor máximo de rojo rmax de todos los píxeles, y también el valor verde máximo gmax y el valor máximo de azul bmax. Suponiendo que la escena contiene objetos que reflejan toda la luz roja, y (otros) objetos que reflejan toda la luz verde y otros que reflejan toda la luz azul, se puede deducir que la fuente de luz iluminadora se describe con (rmax, gmax, bmax) . Para cada píxel con valores (r, g, b), su reflectancia se estima como (r / rmax, g / gmax, b / bmax). El algoritmo retinex original propuesto por Land y McCann usa una versión localizada de este principio.
Aunque los modelos retinex todavía se usan ampliamente en la visión por computadora, la percepción real del color humano ha demostrado ser más compleja.