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La colorimetría es una rama científica que estudia la percepción humana del color y su relación con propiedades físicas de la luz, incluyendo el desarrollo de métodos de medida del color cuantificables.

Fundamentos

La colorimetría se fundamenta en los mismos principios que la espectrofotometría, es decir, en el estudio del espectro electromagnético de la energía radiante absorbida, transmitida o emitida por un objeto, pero a diferencia de la espectrofotometría, la colorimetría se centra en las longitudes de onda que producen percepción de color, es decir, que excitan a los fotorreceptores del ojo humano, y la cuantificación de esta percepción.

El rango del espectro electromagnético que produce percepción de color se conoce como espectro visible y sus límites se suelen establecer entre los 390 nm y los 750 nm, aunque algunas personas pueden llegar a percibir longitudes de onda de hasta 380 nm y 780 nm.

Espectro visible por el ojo humano
Longitudes de onda del espectro electromagnético visibles por el ojo humano

La luz compuesta por todas las longitudes de onda del espectro visible superpuestas se conoce como luz blanca. Al ser un espectro continuo, en teoría sería posible un número ilimitado de colores, siendo las propias limitaciones del ojo humano las que limitan el número de colores percibidos.

La percepción del color se debe a la excitación de los fotorreceptores de la retina, unas células sensoriales especializadas en la captación de luz de las que hay dos tipos, los bastones y los conos. Los bastones funcionan principalmente en la oscuridad y permiten distinguir el blanco, el negro y los tonos grises, mientras que los conos permiten la visión en color en condiciones luminosidad media y alta.

Los conos se caracterizan por poseer un tipo de pigmento, la opsina. En función del tipo concreto de opsina que posean, se pueden distinguir tres tipos de conos, cada uno sensible a un rango de longitudes de onda y, por tanto, a un color:

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  1. Tipo L: poseen eritropsina y son responsables de la percepción del rojo con máximos en longitudes de onda alrededor de los 600 nm.
  2. Tipo M: poseen cloropsina y son responsables de la percepción del verde con máximos en longitudes de onda alrededor de los 530 nm.
  3. Tipo S: poseen cianopsina y son responsables de la percepción del azul con máximos en longitudes de onda alrededor de los 430 nm.
Espectro de excitación de los conos
Curva de excitación de los distintos tipos de conos

Cada bastón y cono hace sinapsis con ramas nerviosas que envían la información recibida al cerebro, el cuál procesa las señales recibidas de todos los fotorreceptores en su conjunto y lo traduce en la percepción subjetiva de un determinado color. Es decir, la combinación de los tres colores con distinta intensidad, y del negro en condiciones de baja luminosidad, generan la percepción de un color determinado.

Los espacios de color

La percepción de color es un hecho subjetivo en el que influyen variables propias de cada individuo. En este sentido, uno de los principales objetivos de la colorimetría ha sido el desarrollo de modelos de predicción de percepción de color en base a medidas físicas de la luz y la percepción media de la población.

Estos modelos, conocidos como espacios de color, permiten almacenar, manipular, transmitir y reproducir información que producirá la percepción de un determinado color en un ojo humano estándar; su uso es la base fundamental de cualquier aplicación tecnológica de la imagen, como pantallas, cámaras, software de edición fotográfica o impresión en papel.

Un espacio de color es la representación de los colores según un modelo de color concreto y dentro de los límites de un sistema de representación concreto. El modelo RGB (Red-Green-Blue) es uno de los más utilizados para representación de color en pantallas y el modelo CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blacK) en impresión.

Cada espacio de color, por tanto, es una representación limitada dentro de un modelo de color. Por ejemplo, el modelo RGB es un modelo aditivo basado en la emisión de luz. Cada color RGB se puede obtener por la suma de los tres colores que emite un objeto y que perciben los conos del ojo humano. La representación de cada componente en un diagrama de tres ejes (XYZ) se conoce como cubo RGB:

Cubo RGB
Representación 3D del modelo RGB

Basándose en el modelo RGB, existen numerosos espacios de color, como el CIE 1931 RGB, definido en 1931 por la International Commission on Illumination, o el Adobe RGB y el sRGB (Standard RGB, definido por Hewlett-Packard y Microsoft Croporation). Todos ellos son secciones contenidas en el modelo RGB:

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CIE 1931 vs sRGB
Espacio de color CIE 1931 RGB conteniendo al espacio sRGB. En el punto D65 está el blanco.

El modelo CMYK, al contrario que el modelo RGB, es un modelo sustractivo que se basa en la luz absorbida. El color del objeto depende de la luz que no absorbe, la luz que refleja, y se utiliza principalmente en técnicas de impresión. Cada color se obtiene por sustracción de tres colores primarios (cian, magenta y amarillo) y la adición de negro. Al ser un modelo sustractivo, la mezcla de los tres colores sobre fondo blanco produce negro.

Comparación RGB y CMYK
Representación comparativa del colores RGB y CMYK

La colorimetría y el estudio de la percepción del color también se utiliza en sectores industriales tan dispares con la industrial textil, de barnices y pinturas, o en la industria cosmética, por ejemplo en el desarrollo de tintes para el cabello.

Colorimetría en análisis químico

La colorimetría a veces se utiliza para referirse a la espectrofotometría en el rango de la luz visible como técnica de análisis químico. La espectrofotometría se basa en medir la energía que absorbe o que atraviesa un objeto (absorbancia y transmitancia respectivamente) y su relación con determinadas propiedades físicas.

En este contexto, la colorimetría es un método de análisis utilizado para determinar la concentración de una sustancia coloreada (cromóforo) en una disolución. Primero se mide la absorbancia o transmitancia del disolvente puro y de una batería de disoluciones con concentraciones conocidas. Con los datos obtenidos se puede crear una curva de calibración, la cual nos permite obtener la relación entre absorbancia y concentración. Una vez conocida esta relación, se podrá determinar la concentración en un disolución desconocida.

Referencias

  1. Colorimetry: How to Measure Color Differences. EDU photonics.
  2. Abril Díaz, N. et al.. Espectrofotometría: espectros de absorción y cuantificación colorimétrica de biomoléculas. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Córdoba.

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