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¿Por qué RGB?

Publicado el: 25/02/2013
RGB mezcla aditiva de color
El modelo de color RGB es una gran invención que permite que al mezclar intensidades distintas de rojo, verde y azul, cualquier monitor o televisor pueda reproducir más o menos bien los colores de la realidad. Pero... ¿cómo se consigue?, ¿y por qué los colores del modelo son esos y no otros? La respuesta está en nuestros ojos.

La retina es la parte del ojo donde captamos la luz, y esto lo hace gracias a una especie de neuronas modificadas para detectar fotones: los bastones y los conos.

Los bastones captan el nivel de iluminación y son los principales responsables de la visión periférica y de la visión nocturna en blanco y negro. Sin embargo, no aportan información de color. De esta tarea se encargan los conos, de los que tenemos tres tipos, el tipo L (rojo), el tipo M (verde) y el tipo S (azul). Cada uno de estos fotorreceptores capta la luz que oscila en un rango de frecuencias distinto, con mayor sensibilidad en los colores amarillo, verde amarillento y violeta, esto no quiere decir que sólo detecten ese color, si no que dentro del rango de colores que detectan, esos son los que ven con mayor intensidad. A continuación podéis ver una gráfica con la sensibilidad de cada tipo de cono para cada color, que fue obtenida haciendo pruebas visuales a sujetos humanos:

Colores RGB asignados a los conos LMS

En los años 20, la CIE (Comisión Internacional de la Iluminación) eligió los colores rojo, verde y azul como representativos de los rangos de color que puede captar cada cono debido a que están en frecuencias que sólo su cono asociado puede captar y, en parte también, porque eran colores fáciles de reproducir con la tecnología de la época.

Pero ¿cómo se forman el resto de colores a partir del rojo, del verde y del azul? Por si sólo cada cono es ciego al color, pero combinando su percepción con el resto de conos surgen todos los colores que podemos ver. Para entender como sucede esto voy a explicar en qué consiste la mezcla de colores aditiva:

De pequeñitos nos enseñan a mezclar colores en un papel, usando un modelo de color tan antiguo como incorrecto, el RYB (rojo, amarillo y azul). Esta forma de combinar colores es sustractiva, es decir, partimos de un papel blanco, en el que cada vez que pintamos un color, a la luz que le llega le restamos todos los colores menos el que hemos pintado. En este tipo de mezclas, si mezclamos todos los colores primarios obtenemos el negro. Sin embargo, el modelo RGB es aditivo, ya que partimos de una pantalla en negro y vamos sumando colores añadiendo la luz de su correspondiente color. En este caso si juntamos todos los colores primarios obtenemos el blanco. En este modelo quizás las mezclas nos parezcan menos intuitivas ya que no nos las enseñan de pequeños, pero es relativamente sencillo aprenderlas, ya que las mezclas básicas del modelo aditivo RGB dan como resultado los colores primarios del modelo sustractivo CMYK usado en las impresoras, aunque desde luego no es tan intuitivo como otros modelos de color, como el HSL, que están especialmente pensados para que las mezclas sean fáciles de realizar por humanos. Las mezclas para obtener los colores secundarios en el modelo RGB son así: si juntamos rojo y verde obtenemos amarillo, si juntamos verde y azul tenemos cian, y finalmente, con azul y rojo tenemos magenta.

Pensemos ahora en la naturaleza de la luz visible. Esta onda electromagnética/partícula puede estar compuesta por infinidad de frecuencias distintas, cada una de ellas con distintas intensidades (mayor número de fotones). Sí pudiésemos ver todas las combinaciones de frecuencias e intensidades que puede formar la luz visible, podríamos ver infinitos o prácticamente infinitos colores sin embargo, sólo vemos una pequeña parte porque nuestros ojos hacen que colores distintos presentes en la luz se vean como uno sólo en nuestro cerebro. A estos colores se les llama metámeros. De como se asignan colores de la realidad a colores en el cerebro depende enormemente del tipo de colores primarios que podemos captar, ya que si tuviésemos cuatro tipos de fotorreceptores del color, como tienen los pájaros, veríamos colores que no podemos ni imaginar. Del mismo modo, los perros, que tienen dos tipos de conos, no pueden imaginar como vemos nosotros.

Entonces, si para una luz que contenga distintas intensidades de todos los colores del arcoíris, podemos tener una luz que nos produce la misma sensación de color (metámero) usando sólo tres colores, será mucho más fácil hacer un monitor que pueda reproducir artificialmente ese color, ya que podremos usar esa luz más sencilla que sólo usa tres colores primarios. Esa es la razón por la que el modelo de color RGB es tan importante. En la imagen siguiente podemos ver un ejemplo de metámeros, donde se ha calculado el color percibido para dos luces con componentes distintas. Este cálculo se hace aplicando el filtro de cada cono (ver imagen anterior) a la representación en frecuencias de la luz, mediante una operación llamada convolución:

colores metameros

Hoy en día, cualquier monitor puede mostrar más colores de los que podemos diferenciar dentro del modelo RGB, sin embargo, hay colores que no pueden mostrar y que sí podemos ver, debido principalmente a que nuestros tres colores primarios no se corresponden exactamente con los del modelo RGB. Por eso se creó el modelo de color sRGB que, con variaciones en los colores primarios, amplía el espectro de colores representados, para su uso en monitores de gama profesional, pero aún así, este modelo extendido, sigue sin poder representar todos los colores que podemos ver, para ello tenemos que irnos al modelo de color CIELAB que incluso puede representar colores que no vemos. Para finalizar aquí tenéis el diagrama cromático del RGB (triangulo) en comparación a los colores que somos capaces de ver (figura en forma de talón):

Diagrama de color RGB

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Pensamientos
Inthurain
Fecha: 13/10/2016 Hora: 22:37:48

En el modelo RGB y sus asociados HSB y HSL, tonos diferentes con una misma saturación y 'Brightness' o 'Luminance', nos producen a los seres humanos sensaciones de luminosidad diferentes. Por ejemplo, la frecuencia que en nuestro cerebro produce el amarillo es muy luminoso, así como el cian y el turquesa, pero en cambio otros tonos como el rojo o el azul son bastante oscuros...

¿Tienes alguna idea de porque es esto? Me ha parecido reconocer un patron viendo las curvas del gráfico de longitudes de onda del espectro visibilidad, y su solapamiento en las intensidades de sensibilidad de los conos S, M y L, pero no acaba de encajar del todo.

Un saludo, este artículo es brutal en su claridad en cualquier caso :)

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