¡Un mundo de colores! y de luminosidades, contrastes, curvas, gammas…

Ejemplo típico de pantalla de calibración

¡Buenas tardes, queridos lectores!

Hoy, para darles un toque polícromo a vuestras vidas, os traemos un tema muy amplio, curioso, y que observamos a diario sin darnos cuenta de ello muchas veces: el maravilloso mundo del color.

Hay que decir que este tema surge a raíz de mi última adquisición tecnológica, un monitor Samsung LED de 27 pulgadas (concretamente el modelo S27A550H, cuya información podéis encontrar en este enlace). Buscaba un monitor grande, no de gama alta, pero lo suficientemente bueno para poder jugar en condiciones a mis amados videojuegos. Partiendo de la base de que no soy ningún entendido en la materia, sí que he querido realizar una correcta configuración del color de mi pantalla para obtener los mejores resultados posibles y, así, he aprendido un poco más sobre todo lo relativo al color. Por tanto lo que aquí os presentamos es sólo un resumen en el que comentaré una serie de términos muy utilizados cuando trabajamos con colores, que conviene que conozcáis si queréis comprender mejor aspectos más avanzados del tema. Os recomiendo que, para obtener una información más profunda y detallada sobre el tema, visitéis el blog dZoom, del que hemos sacado la mayor parte de información para realizar este artículo.

Así, para empezar, si os encontráis en mi situación y queréis configurar correctamente vuestra pantalla, lo primero que tendréis que aprender es qué es la calibración de color, y qué es perfilar el color. El motivo de toda esta complejidad a la hora de “simplemente mostrar imágenes por pantalla” es que los monitores no pueden ofrecer toda la gama de colores que nuestro ojo puede ver, sino que sus posibilidades están acotadas a un determinado espacio de color fruto de su propia tecnología. Lo que nosotros entendemos por rojo, verde, azul y blanco, no es entendido del mismo modo por todos los monitores. Cada uno tiene su propia respuesta, con sus matices particulares, por lo que si queremos asegurarnos de que estamos viendo (por ejemplo) una fotografía con los mismos colores con que el fotógrafo la captó en su día y decidió guardarla, tendremos que preparar nuestro monitor para ello.

Ejemplo típico de pantalla de calibración

Ejemplo típico de pantalla de calibración

Por tanto, para comenzar a tener buenos resultados, nuestra primera misión será calibrar el monitor. Esto es, ajustar correctamente la luminancia del blanco (su intensidad), el tono del blanco (su temperatura, que trataremos más adelante), el nivel del negro (su profundidad) y la compensación gamma (una curva que trata de neutralizar el efecto del monitor compensando algunos factores, también la trataremos con más detalle posteriormente). Una vez calibrados los valores, podremos comenzar a perfilar el monitor, o sea, configurar la gama de colores que mostrará el monitor, y cómo compondrá dichos colores a partir de los básicos. Al proceso de calibrado y perfilado se le conoce como ajuste del monitor, y es lo que os desglosamos en los siguientes párrafos, mediante la definición de sus principales factores.

Como comentamos, el monitor no puede trabajar con todos los posibles colores existentes en la naturaleza, al igual que nuestro ojo no puede apreciar todas las posibles longitudes de onda de la luz (no podemos ver en ultravioleta e infrarrojos, sólo en el llamado espectro visible). Su abanico de posibilidades está limitado a un conjunto más o menos extenso de colores, conocido como espacio de color, que no es más que una región de un mapa de color… ¿queda más claro así? No hasta que expliquemos qué es un mapa de color, pero no os preocupéis, porque este extraño término hace referencia simplemente a una representación gráfica en forma de ejes en la que podemos ubicar todos los colores (en teoría), y definir un color a través de sus coordenadas en los citados ejes. El mapa de color más conocido es el CIE XYZ (que cumple algunas características curiosas, como que el color blanco se encuentra en las coordenadas 0.333, 0.333, o que los colores complementarios están unidos por una línea imaginaria que atraviesa el blanco). Pues bien, si de este mapa de color nos quedamos con una región específica, estaremos trabajando con un espacio de color. Los espacios de color pueden ser dependientes del dispositivo (o sea, son los que el monitor o impresora o escáner o chisme en general puede manejar, interpretar, ofrecer…) o independientes del dispositivo (que son los estándares fijados por la industria de una u otra forma, para poder tomarlos como referencia a la hora de caracterizar dispositivos). Los espacios de color independientes más conocidos son el sRGB, el Adobe RGB y el ProPhoto RGB (RGB deriva de las iniciales de red, green y blue, o rojo, verde y azul en inglés). Los espacios de color dependientes del dispositivo son los que configuran su gama de colores posibles, y se les suele conocer como “gamut”. Normalmente el espacio de color dependiente se suele expresar como un porcentaje de un espacio de color independiente, por ejemplo podemos decir que un monitor cuyo espacio de color represente el 95% del espacio Adobe RGB es un monitor de gama alta, y bastante caro (en torno a los 1.000 €). Si conocemos el espacio de color que utiliza nuestro monitor, podremos conocer los colores primarios (rojo, verde y azul) que maneja, que vendrán dados por su tono, brillo y saturación, cambiando de una pantalla a otra.

Espacios de color

Espacios de color

Conocidos los posibles colores que puede representar nuestra pantalla, ¿cómo le indicamos qué color es cual? O sea, necesitamos saber qué valor enviar al monitor para que pinte el color del mapa que ocupe las coordenadas X, Y que queramos (que no tiene por qué ser lo que observaremos por pantalla, ya que eso vendrá a su vez afectado por otros factores que veremos, sino que simplemente es lo que nos gustaría que el monitor entienda que queremos que muestre). Pues bien, para ello se suelen usar los perfiles de color, que son ficheros .icc o .icm con información para describir la respuesta de color de un dispositivo, traduciendo para un programa los valores que él entiende a los valores que entiende el monitor.

Otro factor (nombrado anteriormente) con el que jugamos a la hora de establecer los colores lo más cercanos a la realidad posible con nuestro monitor (o con nuestra cámara de fotos) es la temperatura de color. Esta característica nos sirve para definir correctamente el blanco, o lo que nuestro dispositivo debe interpretar como blanco, y se mide en grados Kelvin, como si de una temperatura se tratase. Su importancia radica en que, a lo largo del día, la luz que observamos va cambiando. Determinadas tonalidades del espectro de luz predominan sobre las demás, tiñendo los rayos a su alrededor y afectando a la imagen percibida. Esta alteración se traduce en un desplazamiento en el espectro de color hacia el rojo o hacia el azul. La luz perfecta diurna se sitúa en 5.500 K, y su valor va cambiando según las condiciones atmosféricas, la hora del día, o dependiendo de la existencia de otras fuentes de luz.

Temperatura color

Temperatura color

Las cámaras de fotos digitales suelen incorporar una función llamada “balance de blancos”, que compensa la forma en que la cámara capta la luz, ajustando los niveles de los colores básicos para obtener resultados lo más parecidos al original posibles. El funcionamiento de las cámaras permite seleccionar unas condiciones predefinidas (día nublado, luz de bombilla, fluorescente, soleado, etc.), o bien utilizar un modo de balance automático, que suele ser menos preciso que los modos predefinidos. Dicho modo automático funciona tomando como blanco la zona más brillante de la imagen, y como negro la zona más oscura, de forma que calibra el resto de colores en función a esos valores, tratando de compensar los efectos indeseados de la iluminación. También podemos realizar un balance manual de blancos, sin más que enfocar con nuestra cámara a un objeto de color blanco como un folio, de forma que lo que para nosotros (porque sabemos que es blanco) será un objeto blanco, lo será también para la cámara, con lo que el resto de colores se parecerán más a lo que deberían ser si no existiesen efectos de iluminación añadidos. Hay otros métodos que muchos aficionados a la fotografía utilizan para realizar un balance de blancos manual, como el Expodisc (un accesorio para la cámara fotográfica que puede resultar algo caro si sólo estamos iniciándonos) o la cartulina de tonos de grises. Pero también hay otros métodos caseros más rudimentarios y que a menudo dan buen resultado, como utilizar una tapa de un bote de Pringles de las antiguas (que eran menos transparentes que las de hoy en día), o bien un filtro de café. Si enfocamos a través de estos objetos, la lente recibirá una información lumínica que le permitirá compensar correctamente los diferentes colores, para que después al realizar la fotografía sin el objeto delante podamos obtener resultados de mayor calidad.

Diferentes balances de blancos para distintas temperaturas

Diferentes balances de blancos para distintas temperaturas

Continuando con los parámetros más importantes a tratar, y sin que el orden tenga que ver con su importancia, hablaremos sobre la gamma, que ya hemos nombrado anteriormente. La gamma es un factor de compensación que forma parte de una ecuación cuya curva trata de neutralizar la respuesta no lineal que el monitor introduce a la imagen que queremos mostrar en él, en lo que a luminosidad se refiere. Y es que en las pantallas la luminosidad no depende linealmente del voltaje, sino que sirve una curva exponencial. Ello hace que cuando queremos mostrar un valor de luminosidad media por pantalla, no tengamos que enviar un voltaje medio a la misma, sino más alto. De no corregir este comportamiento, tendríamos que las imágenes que observamos son más oscuras de lo que en realidad deberían ser. Al contrarrestar este comportamiento con la curva de compensación gamma, logramos una relación más lineal entre la entrada y la salida. Los fabricantes incorporan su propia curva gamma a los dispositivos, cuya ecuación exponencial puede resumirse como:

Luminosidad=voltajeG

con un valor G=2.2 habitualmente. Hay quien dice que no debería ser necesario utilizar compensación con los nuevos monitores con conexiones digitales, ya que la información permanece incorrupta desde el ordenador a la pantalla, pero lo cierto es que ajustar el gamma puede producir muy diferentes efectos en lo que observamos, y de hecho suele usarse a menudo en juegos para conseguir una ambientación adecuada al género del que se trate.  La compensación de la gamma suele dejar el valor final (o sea, el resultante de la gamma original del monitor y la gamma de corrección) en aproximadamente G=1.14, pero esto no siempre es así, ya que para una determinada entrada, la salida no siempre puede definirse linealmente (y no hablamos ya sólo de luminosidad, sino de todos los factores que afectan a cómo se ve un pixel en pantalla). La respuesta del monitor presenta irregularidades que hacen que sea necesario aplicar una nueva curva de corrección para obtener una graduación más fina de los colores. A esta curva se le denomina curva de ajuste, y su información se almacena bien en una tabla LUT (Look-Up Table) en la tarjeta gráfica o bien en el monitor (si dispone de LUT). La tabla LUT presenta una serie de equivalencias entre los valores que se desean mostrar y los que hay que enviar al monitor para que los muestre. Cuantos más bits tenga la tabla LUT, más precisión permitirá mostrar en los resultados (no es raro encontrar tablas de 8 ó 10 bits).

Cuadro correspondencias de Gamma. El cuadro que mejor se confunda con el fondo nos da una aproximación del gamma de nuestro monitor.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Monitor_gamma.gif

Cuadro correspondencias de Gamma. El cuadro que mejor se confunda con el fondo nos da una aproximación del gamma de nuestro monitor.

Siguiendo la línea de lo comentado hasta ahora a la hora de realizar la calibración del monitor, hay otros dos aspectos que requerirán nuestra atención: el ajuste del punto blanco y el ajuste del punto negro. Para comprenderlos, debemos definir algunos términos:

  • Por una parte, hay que conocer qué es la luminosidad o luminancia del blanco. Se mide en cd/m2 (donde cd es la abreviatura de candelas), y nos informa de la intensidad que toma el monitor para representar el color blanco. Nos interesará que sea un valor lo más bajo posible (en monitores de buena calidad, estará entre 60 y 90 cd/m2, y en pantallas de portátiles de calidad puede superar 115 cd/m2).
  • Por otra parte, también aquí influye la temperatura de color. Normalmente resulta que para obtener un blanco lo más neutro posible, tendremos que elegir temperaturas tirando a frías. Se suele utilizar a menudo el valor de 6.500 K para obtener buenos resultados.
  • Además, también es muy importante la luminosidad del negro, que se mide en las mismas unidades que la del blanco, y que de nuevo nos interesa que sea el menor valor posible (menores de 0’5 cd/m2 si es posible). Esta magnitud cambia enormemente dependiendo de la tecnología con que esté hecho nuestro monitor (CRT, TFT, LED…).

Asociado a estos conceptos de luminosidad, está el archiconocido contraste. El contraste se define como la relación entre la luminosidad del blanco y la del negro. Nos interesa un monitor que tenga un gran contraste, pero no a costa de conseguir una gran luminosidad del blanco (que puede llegar a dañor nuestros ojos tras un uso prolongado), sino gracias a tener negros muy poco luminosos y blancos lo suficientemente bajos para obtener buenos resultados. Volviendo al ejemplo del monitor que he adquirido, presenta un brillo según sus especificaciones de 300 cd/m2, lo cual le deja totalmente fuera de la gama de monitores profesionales, porque utiliza demasiada luminosidad del blanco para obtener una buena relación de contraste.

Merece la pena comentar que, más allá de usar nuestro “ojo clínico” para tratar de encontrar los mejores valores de los parámetros que hemos comentado hasta ahora, hay una serie de ayudas técnicas y determinados dispositivos que facilitan esta tarea (y que sin duda tendremos que usar si queremos lograr resultados cuasi-profesionales, por ejemplo si nos dedicamos a la fotografía). Se trata de los colorímetros, que son herramientas capaces de identificar el color y el matiz para realizar mediciones objetivas de los mismos y así poder configurar nuestro monitor de manera óptima. Normalmente consisten en un pequeño dispositivo (del tamaño del ratón) que se sitúa pegado a la pantalla para captar el color que ésta emite, y en ocasiones también cuentan con una especie de chasis que se coloca en torno al monitor para aislarlo lumínicamente del entorno. Así, realizando diferentes pruebas, el colorímetro y su software asociado pueden saber, para un determinado estímulo, qué salida está ofreciendo el monitor, de forma que caracteriza con gran precisión sus parámetros. Sería algo así como: “Dime lo que muestras cuando te digo que muestres esto, y te diré cómo eres”.

Colorimetro

Colorimetro

Si calibramos y perfilamos nuestro monitor, identificamos su espacio de color, conseguimos un perfil de color adecuado para el programa que estemos usando, ajustamos correctamente su temperatura de color, configuramos adecuadamente su gamma, su curva de ajuste, su punto blanco y su punto negro, ajustamos su luminosidad y su contraste (quizá con la ayuda de un colorímetro), y trabajamos con imágenes con un balance de blancos adecuado, podremos disfrutar de una imagen que no podrá compararse con las que nos ofrecen las pantallas que no han pasado por este proceso. Puede resultar complicado, largo o engorroso, pero en realidad cuando nos familiarizamos con estos conceptos veremos que todo está relacionado, y que un poco de tiempo invertido en dichos ajustes nos proporcionará una experiencia de usuario mucho más rica y, lo más importante, ¡nos permitirá poder ver Átomos y Bits en todo su esplendor!  :)

¡Hasta pronto!

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2 Responses to ¡Un mundo de colores! y de luminosidades, contrastes, curvas, gammas…

  1. Jamie Salcedo dice:

    Gracias por este artículo detallado. En particular, que has puesto una mención a los colorimetros ensena tu conocimiento sobre software para la medición del color. Saludos.

  2. Normalmente partimos de un fondo blanco que refleja todos los colores. Al pintar de un color, vamos eliminando o sustrayendo el reflejo del resto de colores, dejando sólo el que queremos que se vea. Por lo que a este sistema se le denomina mezcla sustractiva de colores. En este caso, para conseguir el negro deberíamos de quitar todos los reflejos.

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