Hipsometría e hipsografía (IV)

ESPACIOS DE COLOR

Todos los profesionales que utilizan el color como medio de expresión necesitan referirse a él de forma absoluta, sin considerar el dispositivo o sistema (aditivo o sustractivo) que se utiliza para su representación.

En cartografía, el color simboliza en muchas ocasiones el valor de una magnitud (altura, densidad de población, PIB, etc…), siendo necesario en estos casos que la impresión visual de los colores sea proporcional a dichas magnitudes.

En otras palabras, “las escalas de color deben ser linealmente perceptivas“, de tal manera que si la magnitud a simbolizar varía, la impresión visual varíe en la misma proporción con objeto de trasladar correctamente el mensaje a la psique del observador.

Altimetría

Escala de color altimétrica
by Anonymous [Public domain], via Wikimedia Commons

Para poder construir leyendas perceptivas, es necesario conocer en alguna medida la naturaleza y tipología de los “espacios de color“, ya que según sea el espacio elegido, obtendremos resultados muy diferentes.

ESPACIO DE COLOR

Como ya vimos en otras entradas de este blog, existen distintos procedimientos para definir el color: los que se basan en una descomposición en colores primarios; los que se especifican mediante los valores de tono, claridad o luminosidad y saturación; y los que identifican un color mediante un único parámetro.

Trasladando sobre unos ejes de coordenadas (x,y,z), tres de los parámetros utilizados para definir un color (RGB;CMY,…), es posible representar tridimensionalmente todo el conjunto de colores que un modelo es capaz de definir.

Ejes cartesianos de un espacio de color

Ejes cartesianos de un espacio de color By DaBler ((myself)) [Public domain], undefined

Esta representación espacial de los colores que se pueden generar a partir de un modelo, se denomina “espacio de color“. Concepto que en muchas ocasiones se confunde con el de “modelo de color“, empleado normalmente para referirse al método de identificación.

ESPACIOS DE COLOR ABSOLUTOS Y RELATIVOS

Los espacios de color que se obtienen a partir de tres colores primarios son siempre espacios relativos, ya que el resultado final de un color depende de la interpretación cromática que realice el dispositivo que lo imprime o visualiza.

La percepción visual del color rojo, que en el sistema RGB se representa por la tupla de valores 255,0,0, no ofrece el mismo resultado visual en un monitor que en una fotografía o en una impresora.

Para lograr que un espectador reciba la misma respuesta cromática independientemente del dispositivo utilizado, es necesario definir los colores de forma absoluta, de esta manera el resultado perceptivo de cada color será siempre el mismo, sea cual sea el sistema utilizado para representarlo (para hacerlo los dispositivos necesitan definir un perfil de color).

ESPACIOS DE COLOR PERCEPTIVOS

Con el fin de investigar y estandarizar todo lo relativo al color y su tratamiento, en el año 1913 se creó la Comisión Internacional de Iluminación (Commission Internationale de l´Eclairage, CIE).

Uno de sus objetivos fue definir un modelo de color absoluto, independiente del dispositivo y que cubriera todo el espacio perceptivo humano.

Para ello en 1931 el CIE estandarizó la definición de distintas fuentes luminosas y lo que fue especialmente importante, definió lo que se entendía por “observador estándar” (concepto revisado en 1964).

Así, mediante una serie de experimentos, se registró la percepción de un observador, comparando la respuesta espectral de una fuente de luz creada a partir de la mezcla de los tres colores primarios RGB con una emisión casi espectral ( R=700 nm G=546,1 B=435,8), con la luz emitida por una lámpara con un color espectral puro, haciendo incidir ambas sobre una superficie 100% reflectante.

A partir de los resultados de estas pruebas, el CIE definió el primer espacio de color perceptivo denominado CIE RGB.

Este espacio representado en los tres ejes cartesianos presentaba de entrada algunas carencias, ya que originalmente no era capaz de reproducir todo el espacio de color del ojo humano. Se necesitaba introducir valores negativos para conseguirlo.

Para poder definir un espacio de color perceptivo a partir de valores positivos, se procedió a definir un conjunto de valores de referencia triestímulo X,Y,Z, de tal manera que cumplieran la condición de que no hubiera coordenadas cromáticas negativas y de que el valor triestímulo “Y” se correspondiera con la curva de eficiencia luminosa.

Esta curva, estandarizada en 1924, trata de valorar la potencia total de una fuente de luz en relación con su capacidad de estimular la respuesta visual.

Nace así el espacio de color CIE XYZ (el espacio CIE XYZ en realidad está formado por los espacios XYZ CIE 1931 y XYZ CIE 1964).

A partir del patrón triestímulo es posible calcular las coordenadas cromáticas (x,y,z) para representar los diagramas cromáticos:

x= X/(X+Y+Z)     y=Y/(X+Y+Z)     z=Z/(X+Y+Z)

CIE 1931 by BenRG (File:CIExy1931.svg) [Public domain], via Wikimedia Commons

CIE 1931 Diagrama cromático x,y
by BenRG (File:CIExy1931.svg) [Public domain], via Wikimedia Commons

Dado que la suma de las coordenadas cromáticas es 1, la representación del espacio de color tridimensional se puede realizar utilizando únicamente dos de las coordenadas, siendo el diagrama cromático más habitual el representado por las coordenadas x,y, del que se deriva el espacio de color CIE xyY, ampliamente utilizado.

A pesar de su aparente representación bidimensional, el diagrama cromático se refiere a un espacio tridimensional, cuya tercera dimensión se obtiene a partir de la coordenada Y.

Visión ·D del diagrama cromático x,y Por Adoniscik [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) undefined CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], undefined

Visión 3D del diagrama cromático x,y,Y
Por Adoniscik [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) undefined CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)%5D, undefined

ESPACIOS DE COLOR UNIFORMES

Aunque el espacio de color CIExyY expresa completamente el estímulo espectral del ojo humano, no tiene la condición de espacio de color uniforme, entendiendo como tal aquel cuya distancia de separación de los colores es proporcional a la diferencia de los estímulos recibidos.

Diferencias en disrancia espectral MacAdam This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported via Wikimedia Commons

Diferencias en distancia espectral
MacAdam This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported via Wikimedia Commons

Con el propósito de definir espacios de color uniformes, el CIE estableció en el año 1976 dos espacios de color basados en los valores triestímulo XYZ: CIE 1976 denominado también CIE L*u*v*, y CIE L*a*b*.

Ambos espacios correlacionan mejor la distancia que separa dos colores determinados en el espacio de color con su distancia perceptiva.

De estos dos espacios tiene especial interés el CIELab, ya que este normaliza el valor del estímulo en relación con el blanco, lo que lo aproxima más al mecanismo natural de discriminación cromática del ojo.

Por otra parte las coordenadas a* y b* del modelo también se acercan más al proceso fisiológico de análisis del color (el color desde la generación del estímulo en la retina hasta su procesamiento cognitivo en el cerebro se descompone en dos variables o canales cromáticos: rojo-verde y azul-amarillo).

En el espacio CIELab, las coordenadas utilizadas responden a los siguientes parámetros:

L*= cantidad de luz percibida (0-100)

a*= componente en el canal rojo(+),verde(-)

b*= componente en el canal amarillo(+),azul(-)

Coordenadas a,b By JakobVoss at de.wikipedia [GFDL (www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], from Wikimedia Commons

Coordenadas a,b
By JakobVoss at de.wikipedia [GFDL (www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)%5D, from Wikimedia Commons

Para correlacionar todavía mejor el espacio de color CIELab con los atributos perceptivos del color, el CIE calculó unas nuevas coordenadas de L*(luminosidad), c*(cromatismo) y h*(tono), lo que dió lugar al espacio de color CIE L*c*h* en el que L* toma valores de 0 a 100, c* de 0 a 100 y h* de 0º a 360º.

GRADACIONES DE COLOR

Como es lógico pensar, la construcción de leyendas graduadas de color está condicionada por el espacio de color utilizado.

Si la escala se diseña a partir de un espacio de color RGB, el resultado que se obtiene es una pérdida de saturación en los tonos medios, que visualmente se traduce en colores de transición grisáceos.

Un espacio de color HSV|HSL ofrece una mayor aproximación al mecanismo natural de interpretación del color, con una transición más proporcional en cuanto a los valores de tono y saturación. Pero en este caso el modelo no tiene en cuenta que para idénticos valores de saturación, unos tonos se muestran mucho más luminosos que otros, dando como resultado escalas con importantes saltos perceptivos.

El modelo de color Lch por tratarse de un espacio de color uniforme, ofrece una transición de color que se acerca mucho a la experiencia perceptiva.

Gradación en distintos espacios de color by ClusterGIS

Gradación en distintos espacios de color
by ClusterGIS

Por otra parte, en el modelo Lch existe mayor compensación entre saturación y luminosidad lo que permite conseguir escalas más graduales y naturales, sin pérdidas de cromatismo en los tonos medios, ni saltos de luminosidad.

Como hemos señalado anteriormente, este espacio de color cubre todo el mapa perceptivo humano, no obstante, siempre es necesario tener presente la restricción que supone el “gamut” o subconjunto de colores que un dispositivo es capaz de representar, ya que puede darse el caso de diseñar una gradación que incluya colores imposibles de visualizar debido a limitaciones técnicas.

Un cartógrafo debe considerar todos estos aspectos a la hora de seleccionar los colores de un mapa, muy especialmente cuando los colores elegidos representan magnitudes, ya que una selección de color inadecuada puede producir en el observador respuestas perceptivas contradictorias que finalmente se traducen en mensajes erróneos.

En la próxima entrada de este blog, veremos una aplicación práctica de estos principios en la construcción de leyendas altimétricas.

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