Ir al contenido

GDC | §1.11 – Instrumentos de medición del color

§1.10 – Sistemas de tolerancia del color

Mientras la medición del color de dispositivos emisivos (como el caso de los monitores) no requiere más que el propio dispositivo, en el caso de los objetos opacos (como el color impreso) hace falta no sólo iluminar la muestra sino determinar cómo debe ser iluminada y de qué forma capturar la luz reflejada. Nos referimos a esta descripción como la geometría de la medición:

Debemos entender la geometría de la medición como la particular disposición elegida para hacer incidir luz sobre la muestra y la selección de qué parte de la luz reflejada es la que caerá sobre el elemento sensible del instrumento de medición.

Es común especificar esta geometría mediante dos ángulos: el primero indica el ángulo que forma la fuente de luz con la normal a la superficie medida, mientras que el segundo es el ángulo al que se coloca el dispositivo sensor, medido también respecto a la normal.

Geometrías de medición

Vamos a mencionar las tres geometrías más comunes en la medición del color:

  • Geometría 45º/0º y 0º/45º

    La muestra se ilumina desde un ángulo de 45º respecto a la normal, mientras que la lectura se hace sobre la normal a la muestra (e inversamente en el caso de 0º/45º). Estas son las formas normales empleadas en gráfica.

  • Geometría esférica o difuso/8º

    Con un instrumento de esta geometría, el objeto bajo medición recibe iluminación difusa, es decir de todas direcciones, mientras que el detector recibe luz desde una dirección que forma un ángulo de 8º de la normal a la superficie medida. Se los denomina de geometría esférica porque estos instrumentos generan esa iluminación difusa mediante una esfera cuyo interior está recubierto con un material altamente reflectivo, blanco, de bajo brillo, lo que representa un reflector casi perfecto. Una fuente de luz incide en el interior de la esfera, que se dispersa en todas direcciones, causando efectivamente que la luz en su interior no parezca provenir de ningún punto en particular: la propia superficie de la esfera se convierte así en la fuente de luz.

  • Geometría multiángulo

    Este tipo de instrumentos se utilizan aplicaciones industriales donde son comunes superficies con acabados especiales, como pintura automotriz, tintas perladas o metalizadas, o cosméticos. Son dispositivos complejos ya que generan 5 o más lecturas obtenidas en diferentes ángulos. En estos instrumentos la iluminación suele aplicarse a 45º (algunos equipos agregan una segunda fuente de iluminación a 15º) y se realizan lecturas en ángulos de 15º, 25º, 45º, 75º y 110º medidos desde el ángulo de reflexión especular llamado ángulo de brillo.

Instrumentos de medición

Dos son los tipos de instrumentos que podemos utilizar para medir el color: colorímetros y espectrofotómetros. Si bien el propósito ulterior en ambos es obtener lecturas numéricas de color, difieren en funcionamiento y aplicación. Veremos los principios de funcionamiento de cada uno.

  • Colorímetros

    Un colorímetro analiza la luz incidente mediante una red de tres filtros que emulan el comportamiento espectral de las funciones X, Y y Z, y brindan así una medición directa del color analizado mediante valores XYZ o Lab. Dado que a su vez las funciones XYZ pretenden emular el comportamiento del sistema visual humano, se considera al colorímetro un instrumento de análisis psicofísico.

    Podemos ver aquí el principio de funcionamiento básico de un colorímetro. El instrumento separa la luz a medir en sus componentes XYZ a través de filtros que poseen curvas de sensibilidad espectral coincidentes con los primarios CIE, mediante sendos fotodiodos. A partir de ellos, un procesador interno puede calcular y presentar lecturas en L*a*b*, L*C*h* u otros sistemas en su display.

  • Espectrofotómetros

    Un espectrofotómetro, como su nombre sugiere, mide intensidades de luz de manera espectral, analizando[1] pequeños intervalos de longitudes de onda (habitualmente de 10 nm, aunque pueden ser menores), entregando una lista de más de 30 valores que permiten, aplicando fórmulas colorimétricas a posteriori, obtener el color resultante en XYZ o L*a*b*. Como el instrumento registra intensidades absolutas de radiación luminosa, se considera al espectrofotómetro un instrumento de medición físico, por ser los valores medidos independientes de la visión humana.

    En esta animación se muestra el funcionamiento básico de un espectrofotómetro. La luz procedente del objeto se separa en las longitudes de onda componentes mediante una red de difracción, que son medidas mediante un arreglo de fotodiodos, entregando así una lectura espectral que luego puede convertirse a XYZ y posteriormente a L*a*b* mediante un software externo.

En principio, cualquiera de los dos sería apropiado para mediciones de color puntuales, es decir, averiguar los valores L*a*b* de una muestra en las condiciones de medición empleadas. Sin embargo, un colorímetro, por pretender emular el funcionamiento de la visión humana, nos da un valor de color ya cerrado para esas condiciones; es difícil averiguar qué color presentaría la muestra bajo otras condiciones de iluminación, por ejemplo. En cambio, un espectrofotómetro nos da información física del comportamiento de la muestra en pequeñas bandas de longitudes de onda; es fácil, conociendo la distribución espectral de un cierto iluminante, calcular el color que el ojo percibiría en esas nuevas condiciones. Por ello, en la administración de color se prefieren las mediciones espectrales que entrega un espectrofotómetro por ser el conjunto de datos más completo posible sobre el color de una muestra; con él es posible obtener también los valores que hubiera medido un colorímetro e incluso los de un densitómetro.

En la tabla siguiente se realiza una comparativa de las características de uno y otro instrumento:

Colorímetro Espectrofotómetro
Entrega una medición directa de color, en Lab, XYZ u otro sistema independiente, de acuerdo a la percepción del sistema ojo-cerebro. Entrega una serie de mediciones a lo largo del espectro visible de las propiedades emisivas o reflectivas de un objeto, sin intervención de las propiedades de la visión humana.
Analiza el espectro visible en tres bandas amplias mediante un filtro que simula la sensibilidad de los primarios XYZ. Analiza el espectro visible a través de varias bandas angostas mediante el uso de un prisma o de una red de difracción.
Las condiciones de observación están incorporadas en el instrumento, por ejemplo iluminante D50 y ángulo de observación 2°. Por ser una medición espectral, es posible obtener valores colorimétricos para cualquier combinación de iluminante y/o ángulo de observación.
Contiene un display para mostrar el resultado de la medición. No requiere en general accesorios extra. Requiere normalmente de una estación de trabajo y un software para el análisis de las mediciones y el cálculo y presentación numérica del color medido.
Es un instrumento más simple y robusto, apto como herramienta de control en producción, por ejemplo para verificar el cumplimiento de especificaciones dadas. Es un instrumento más complejo y delicado, más apropiado para uso en laboratorio, como la creación de perfiles de color, análisis espectral y evaluación de metamorfismo.
§2.1 – Color dependiente del dispositivo >

1 Por ejemplo, el Spectrolino de Gretag y el Eye-One de X-Rite entregan datos en el rango de 380 a 730 nm en pasos de 10 nm, totalizando (730 – 380)/10 + 1 = 36 valores.