Un espacio de color es una organización específica de colores. En combinación con los perfiles de dispositivos físicos, permite representaciones reproducibles de color, tanto en representaciones analógicas como digitales. Un espacio de color puede ser arbitrario, con colores particulares asignados a un conjunto de muestras de color físicas y los nombres o números asignados correspondientes, como con la colección Pantone, o estructurados matemáticamente, como con NCS System, Adobe RGB o sRGB. Un modelo de color es un modelo matemático abstracto que describe la forma en que los colores se pueden representar como tuplas de números (por ejemplo, triples en RGB o cuádruples en CMYK); sin embargo, un modelo de color sin función de mapeo asociada a un espacio de color absoluto es un sistema de color más o menos arbitrario sin conexión con ningún sistema de interpretación de color entendido globalmente. Agregar una función de mapeo específica entre un modelo de color y un espacio de color de referencia establece dentro del espacio de color de referencia una «huella» definida, conocida como una gama, y para un modelo de color dado, esto define un espacio de color. Por ejemplo, Adobe RGB y sRGB son dos espacios de color absolutos diferentes, ambos basados en el modelo de color RGB. Al definir un espacio de color, el estándar de referencia habitual son los espacios de color CIELAB o CIEXYZ, que fueron diseñados específicamente para abarcar todos los colores que el humano promedio puede ver.
Dado que el «espacio de color» identifica una combinación particular del modelo de color y la función de mapeo, la palabra se usa a menudo de manera informal para identificar un modelo de color. Sin embargo, aunque la identificación de un espacio de color identifica automáticamente el modelo de color asociado, dicho uso es incorrecto en sentido estricto. Por ejemplo, aunque varios espacios de color específicos se basan en el modelo de color RGB, no existe el espacio de color RGB singular.
Historia
En 1802, Thomas Young postuló la existencia de tres tipos de fotorreceptores (ahora conocidos como células de cono) en el ojo, cada uno de los cuales era sensible a un rango particular de luz visible. Hermann von Helmholtz desarrolló la teoría de Young-Helmholtz en 1850: que los tres tipos de fotorreceptores de cono podrían clasificarse como de preferencia corta (azul), de preferencia media (verde) y de preferencia larga (roja), de acuerdo con su respuesta a las longitudes de onda de luz que golpean la retina. La fortaleza relativa de las señales detectadas por los tres tipos de conos es interpretada por el cerebro como un color visible. Pero no está claro que pensaran que los colores son puntos en el espacio de color.
El concepto de espacio de color probablemente se debió a Hermann Grassmann, quien lo desarrolló en dos etapas. Primero, desarrolló la idea del espacio vectorial, que permitía la representación algebraica de conceptos geométricos en el espacio {\ displaystyle n} n-dimensional. Fearnley-Sander (1979) describe la base de Grassmann del álgebra lineal de la siguiente manera:
» La definición de un espacio lineal (espacio vectorial) … se hizo ampliamente conocida alrededor de 1920, cuando Hermann Weyl y otros publicaron definiciones formales. De hecho, tal definición había sido dada treinta años antes por Peano, quien estaba familiarizado con el trabajo matemático de Grassmann. Grassmann no presentó una definición formal, el idioma no estaba disponible, pero no hay duda de que tenía el concepto. »
Con este trasfondo conceptual, en 1853, Grassmann publicó una teoría sobre cómo se mezclan los colores; él y sus tres leyes de color todavía se enseñan, como la ley de Grassmann.
» Como señaló Grassmann por primera vez … el conjunto de luces tiene la estructura de un cono en el espacio lineal infinito dimensional. Como resultado, un conjunto de cocientes (con respecto al metamerismo) del cono de luz hereda la estructura cónica, que permite que el color se represente como un cono convexo en el espacio lineal 3- D, que se conoce como cono de color. »
Ejemplos
Los colores se pueden crear al imprimir con espacios de color basados en el modelo de color CMYK, utilizando los colores primarios sustractivos del pigmento (cian (C), magenta (M), amarillo (Y) y negro (K)). Para crear una representación tridimensional de un espacio de color dado, podemos asignar la cantidad de color magenta al eje X de la representación, la cantidad de cian a su eje Y y la cantidad de amarillo a su eje Z. El espacio 3-D resultante proporciona una posición única para cada color posible que se puede crear al combinar esos tres pigmentos.
Los colores se pueden crear en monitores de computadora con espacios de color basados en el modelo de color RGB, usando los colores primarios aditivos (rojo, verde y azul). Una representación tridimensional asignaría cada uno de los tres colores a los ejes X, Y y Z. Tenga en cuenta que los colores generados en el monitor determinado estarán limitados por el medio de reproducción, como el fósforo (en un monitor CRT) o los filtros y la luz de fondo (monitor LCD).
Otra forma de crear colores en un monitor es con un espacio de color HSL o HSV, basado en el tono, la saturación, el brillo (valor / brillo). Con dicho espacio, las variables se asignan a coordenadas cilíndricas.
Muchos espacios de color se pueden representar como valores tridimensionales de esta manera, pero algunos tienen más o menos dimensiones, y algunos, como Pantone, no se pueden representar de esta manera.
Conversión
La conversión del espacio de color es la traducción de la representación de un color de una base a otra. Esto ocurre típicamente en el contexto de la conversión de una imagen que se representa en un espacio de color a otro espacio de color, con el objetivo de hacer que la imagen traducida se vea lo más similar posible al original.
Densidad RGB
El modelo de color RGB se implementa de diferentes maneras, según las capacidades del sistema utilizado. Con mucho, la encarnación de uso general más común a partir de 2006 es la implementación de 24 bits, con 8 bits, o 256 niveles discretos de color por canal. Cualquier espacio de color basado en dicho modelo RGB de 24 bits está, por lo tanto, limitado a un rango de 256 × 256 × 256 × 16,7 millones de colores. Algunas implementaciones usan 16 bits por componente para un total de 48 bits, lo que da como resultado la misma gama con un mayor número de colores distintos. Esto es especialmente importante cuando se trabaja con espacios de color de gran gama (donde la mayoría de los colores más comunes se encuentran relativamente juntos), o cuando se utiliza una gran cantidad de algoritmos de filtrado digital de forma consecutiva. El mismo principio se aplica a cualquier espacio de color basado en el mismo modelo de color, pero implementado en diferentes profundidades de bits.
Liza
El espacio de color CIE 1931 XYZ fue uno de los primeros intentos de producir un espacio de color basado en mediciones de la percepción del color humano (los primeros esfuerzos fueron realizados por James Clerk Maxwell, König & Dieterici y Abney en el Imperial College) y es la base de casi todos otros espacios de color. El espacio de color CIERGB es un compañero linealmente relacionado de CIE XYZ. Los derivados adicionales de CIE XYZ incluyen CIELUV, CIEUVW y CIELAB.
Genérico
RGB usa mezcla de colores aditiva, porque describe qué tipo de luz debe emitirse para producir un color determinado. RGB almacena valores individuales para rojo, verde y azul. RGBA es RGB con un canal adicional, alfa, para indicar transparencia.
Los espacios de color comunes basados en el modelo RGB incluyen sRGB, Adobe RGB, ProPhoto RGB, scRGB y CIE RGB.
CMYK utiliza la mezcla de color sustractiva utilizada en el proceso de impresión, ya que describe qué tipo de tintas deben aplicarse para que la luz reflejada desde el sustrato y a través de las tintas produzca un color determinado. Uno comienza con un sustrato blanco (lienzo, página, etc.) y utiliza tinta para restar color a blanco para crear una imagen. CMYK almacena valores de tinta para cian, magenta, amarillo y negro. Hay muchos espacios de color CMYK para diferentes conjuntos de tintas, sustratos y características de la prensa (que cambian la ganancia de punto o la función de transferencia para cada tinta y así cambian la apariencia).
YIQ se utilizó anteriormente en NTSC (América del Norte, Japón y en otros lugares) transmisiones de televisión por razones históricas. Este sistema almacena un valor de luminancia aproximadamente análogo (a veces incorrectamente identificado como) de luminancia, junto con dos valores de croma como representaciones aproximadas de las cantidades relativas de azul y rojo en el color. Es similar al esquema YUV utilizado en la mayoría de los sistemas de captura de video y en televisión PAL (Australia, Europa, excepto Francia, que usa SECAM), excepto que el espacio de color YIQ gira 33 ° con respecto al espacio de color YUV y el color los ejes se intercambian. El esquema YDbDr utilizado por la televisión SECAM se rota de otra manera.
YPbPr es una versión escalada de YUV. Se ve más comúnmente en su forma digital, YCbCr, que se usa ampliamente en esquemas de compresión de video e imagen como MPEG y JPEG.
xvYCC es un nuevo estándar internacional de espacio de color para video digital publicado por IEC (IEC 6) 1966-2-4 ) Se basa en los estándares ITU BT.601 y BT.709 pero extiende la gama más allá de los primarios R / G / B especificados en esos estándares.
HSV (matiz, saturación, valor), también conocido como HSB (matiz, saturación, brillo) a menudo es utilizado por artistas porque a menudo es más natural pensar en un color en términos de matiz y saturación que en términos de color aditivo o sustractivo componentes. HSV es una transformación de un espacio de color RGB, y sus componentes y colorimetría son relativos al espacio de color RGB del que se deriva.
HSL (matiz, saturación, luminosidad / luminancia), también conocido como HLS o HSI (matiz, saturación, intensidad) es bastante similar al HSV, con «ligereza» reemplazando al «brillo». La diferencia es que el brillo de un color puro es igual al brillo del blanco, mientras que la luminosidad de un color puro es igual a la luminosidad de un gris medio.
Comercial
Sistema de color Munsell
Pantone Matching System (PMS)
Sistema de color natural (NCS)
Proposito especial
El espacio RG Chromaticity se usa en aplicaciones de visión por computadora. Muestra el color de la luz (rojo, amarillo, verde, etc.), pero no su intensidad (oscuro, brillante).
El espacio de color TSL (Matiz, Saturación y Luminancia) se usa en la detección de rostros.
Obsoleto
Los primeros espacios de color tenían dos componentes. En su mayoría ignoraron la luz azul porque la complejidad añadida de un proceso de 3 componentes proporcionó solo un aumento marginal en la fidelidad en comparación con el salto de monocromo a color de 2 componentes.
RG para la película temprana de Technicolor
RGK para impresión temprana en color
Espacio de color absoluto
En la ciencia del color, hay dos significados del término espacio de color absoluto:
Un espacio de color en el que la diferencia de percepción entre los colores está directamente relacionada con las distancias entre los colores representados por puntos en el espacio de color.
Un espacio de color en el que los colores son inequívocos, es decir, donde las interpretaciones de los colores en el espacio se definen colorimétricamente sin referencia a los factores externos.
En este artículo, nos concentramos en la segunda definición.
CIEXYZ, sRGB e ICtCp son ejemplos de espacios de color absolutos, a diferencia de un espacio de color RGB genérico.
Un espacio de color no absoluto puede hacerse absoluto definiendo su relación con cantidades colorimétricas absolutas. Por ejemplo, si los colores rojo, verde y azul en un monitor se miden exactamente, junto con otras propiedades del monitor, los valores RGB en ese monitor se pueden considerar como absolutos. La L * a * b * a veces se denomina absoluta, aunque también necesita una especificación de punto blanco para hacerlo.
Una forma popular de convertir un espacio de color como RGB en un color absoluto es definir un perfil ICC, que contiene los atributos del RGB. Esta no es la única forma de expresar un color absoluto, pero es el estándar en muchas industrias. Los colores RGB definidos por perfiles ampliamente aceptados incluyen sRGB y Adobe RGB. El proceso de agregar un perfil ICC a un gráfico o documento a veces se denomina etiquetado o incrustación; etiquetar, por lo tanto, marca el significado absoluto de los colores en ese gráfico o documento.
Conversión
Un color en un espacio de color absoluto se puede convertir en otro espacio de color absoluto, y viceversa, en general; sin embargo, algunos espacios de color pueden tener limitaciones de gama, y la conversión de colores que se encuentran fuera de esa gama no producirá resultados correctos. También es probable que haya errores de redondeo, especialmente si se utiliza el rango popular de solo 256 valores distintos por componente (color de 8 bits).
Una parte de la definición de un espacio de color absoluto son las condiciones de visualización. El mismo color, visto en diferentes condiciones de luz natural o artificial, se verá diferente. Aquellos involucrados profesionalmente con la coincidencia de colores pueden usar salas de visualización, iluminadas por iluminación estandarizada.
Ocasionalmente, existen reglas precisas para convertir espacios de color no absolutos. Por ejemplo, los espacios HSL y HSV se definen como mapeos de RGB. Ambos no son absolutos, pero la conversión entre ellos debe mantener el mismo color. Sin embargo, en general, la conversión entre dos espacios de color no absolutos (por ejemplo, RGB a CMYK) o entre espacios de color absolutos y no absolutos (por ejemplo, RGB a L * a * b *) es casi un concepto sin sentido.
Espacios arbitrarios
Un método diferente para definir espacios de color absolutos es familiar para muchos consumidores como la tarjeta de muestra, utilizada para seleccionar pintura, telas y similares. Esta es una manera de acordar un color entre dos partes. Un método más estandarizado para definir colores absolutos es el Sistema de coincidencia Pantone, un sistema patentado que incluye tarjetas de muestras y recetas que las impresoras comerciales pueden usar para fabricar tintas de un color particular.