El problema del brillo en la gestión del color: cartas de color, colorimetría y fotografía

A poco que nos hayamos fijado en las principales cartas de color del mercado, estas poseen una cierta tendencia a evitar colores con un excesivo cromatismo o densidad óptica, es decir colores y acabados con poco o ningún “brillo”.

En consecuencia, trabajar con cartas muy mates o de bajo cromatismo, en especial en las escalas densitométricas, comienza a ser un importante condicionante a la hora de hacer, por ejemplo cálculos de rango dinámico de equipos, o ajustes tonales precisos, etc. Ya que entre la muestra más densa (negro) y menos densa (blanco) existe un rango dinámico muy inferior de lo que una cámara DSLR actual puede llegar a registrar y no sabemos como se está comportando nuestro equipo ante muestras con una densidad óptica más elevada.

Y en cierta manera, también es una pequeña limitación para caracterizar correctamente equipos ante colores y escenas de muy alto cromatismo.

¿Por qué no introducir más cromatismo/densidad/"brillo" a nuestras cartas?

Para empezar tenemos que entender dos fenómenos comunes del comportamiento de la luz sobre una superficie, que describen en cierta manera todo el problema:

A.- La reflexión difusa:

La reflexión difusa consiste en que cuando un haz de luz incide sobre una superficie “mate” este se refleja de forma más o menos proporcional en todas las direcciones del espacio, es decir, de forma difusa. Este fenómeno es el responsable del color.

B.- La reflexión especular:

Por la contra la reflexión especular, sucede cuando un haz de luz incide sobre una superficie “brillante” o especular con cierto ángulo de incidencia y da lugar a la formación de un reflejo especular, también conocido coloquialmente como “brillo”, pero que al estar hablando del mundo del color, este concepto no se debe confundir con la dimensión del brillo como atributo acromático de ciertos modelos de color como el HSB. Sino el brillo como experiencia subjetiva mediante un cuerpo parece emitir más o menos luz, en nuestro caso motivado por la presencia de reflejos especulares.

Los reflejos especulares por tanto no dan lugar a la formación de color sino como bien dice el término a simples reflejos. Sin embargo, la reflexión especular no tiene porque ser un fenómeno extremo ni generalizado en una superficie, salvo que ésta sea perfectamente especular. Dependiendo del material y el ángulo de incidencia puede dar lugar a cierta cantidad de reflexión difusa y cierta cantidad de especular.

Es decir, cuando estamos observando una impresión sobre un papel con un acabado “brillante”, o “glossy” estamos experimentando fenómenos de reflexión difusa y especular simultáneamente en función de la dirección de la luz, o el ángulo de observación.

Otro fenómeno colateral del brillo especular, es la dispersión de la luz sobre un material, conocido por su término anglosajón “haze”, dando lugar a una reducción del contraste en cuanto a los reflejos especulares se refiere ya que el haz de luz se difunde a través del material.

Tanto los reflejos especulares como el haze añaden claridad (más luz) a la reflexión difusa, y en consecuencia restan colorido a los colores y áreas afectadas. De esta forma, cuando introducimos polarización en nuestro sistema, tanto la reflexión especular como el haze se reducen drásticamente, aumentando el colorido (saturación) considerablemente al restar el “brillo”.

Hay que prestar atención a éste último concepto, ya que usar polarización en la fotografía de obras de arte anula los brillos especulares pero también el haze, y ambos estan presentes en cierta medida en muchos materiales pictóricos, esmaltes, etc y contribuye a la percepción que tenemos de ellos. Creando fotografías en muchos casos que no representan el acabado de la pieza adecuadamente u ofrecen una visión irreal de la pieza a documentar o digitalizar.

La medición

Para “medir” el color, es sabido que usamos los espectrofotómetros, comúnmente si nos movemos en el mundo de las artes gráficas,  espectrofotómetros que tienen una disposición entre su fuente de luz interna y sensor de 0º/45º, es decir, el sensor a 0º (perpendicular) a la muestra a leer, y la fuente de luz a 45º.

Con esta geometría, es fácil entender que sucede con el brillo, ya que en cierta manera pasará desapercibido al sensor. Es decir, un espectrofotómetro de artes gráficas, NO tiene en cuenta el brillo de un papel o material, ya que siempre esta “observando” dicho artefacto con una perfecta iluminación a 45º.

Para poder incluir el fenómeno del "brillo" dentro de la medición y así  obtener un dato colorimétrico representativo, es necesario usar un espectrofotómetro basado en una esfera de integración (como la series Ci4200, Ci6x o Ci52 de X-RITE), con lo que se llama la función SCI (Specular Component Included) y SCE (Specular Component Excluded) de forma que podemos tomar mediciones con y sin la contribución de los reflejos especulares. Estos dispositivos suelen generar reflejos especulares a través de una fuente de luz dispuesta a 8º respecto a la muestra para realizar las mediciones es lo que se conoce como geometría 8/d

La percepción

El problema del brillo es que es un fenómeno intrínseco al ángulo de incidencia de la luz y del observador respecto al objeto. De esta forma sucede un fenómeno curioso si queremos trabajar con cartas o escalas de color montadas en soportes con cierto brillo y de las cuales hemos sacado referencias colorimétricas previas:

Si partimos del concepto de que un espectrofotómetro de artes gráficas 0º/45º no computa el brillo, por el tipo de iluminación que usa, si disponemos nuestra cámara e iluminación respecto a nuestra carta con la misma angulación evidentemente las respuesta que vamos a tener estará próxima a la del espectrofotómetro, o al menos teóricamente próxima.

Si por ejemplo usásemos un espectrofotómetro de esfera con la fuente de luz a 8º, y el SCI activado, podríamos computar como afecta el brillo a la percepción, pero en nuestra toma, deberíamos configurar luces y cámara de la misma forma.

Por tanto estamos ante una primera conclusión: Si trabajamos con cartas de color con cierto brillo el perfil de cámara o perfil de color ICC que sacamos a través de dicha carta, no solo es intrínseco a nuestra cámara, calidad de la luz, etc. sino que también va a ser exclusivo de una fuente de iluminación dispuesta a un ángulo de incidencia particular. Ya que la percepción que tenemos de una superficie “brillante” esta en relación al ángulo de incidencia de la luz usada, ya sea por el haze o por la reflexión especular.

De forma similar, si nosotros extraemos la colorimetría de una carta con cierto "brillo" con un espectrofotómetro a 0º/45º y fotografiamos la carta con otro tipo de iluminación (con una angulación diferente ), nos vamos a encontrar, potencialmente, con una inconsistencia entre referencia, carta y la imagen de la misma, ya que nuestra carta posee un comportamiento al ángulo de incidencia de la luz que no tiene porque corresponderse con la disposición de la fuente de iluminación interna de nuestro espectrofotómetro.

Así mismo, una carta de color caracteriza una escena, en la medida que su comportamiento a la luz y respuesta espectral se puede extrapolar o representar a los objetos de dicha escena. Si tenemos una carta con un comportamiento muy dispar a nuestra escena (metamerismo, reflejos especulares, haze, etc...), la gestión del color distará de ser efectiva ya que nuestra carta no representa adecuadamente nuestra escena.

La densidad óptica

La densidad óptica es una estrategia para caracterizar el comportamiento de los materiales en función de si absorben o reflejan más luz. Es decir, un material blanco será poco denso, y uno negro será muy denso, ópticamente hablando. 

Esto lleva a otro fenómeno, que es el comportamiento especular de ciertos materiales alcanzada una cierta densidad óptica. Es decir, si extendemos una tinta sobre un papel, tinta formada por aglutinantes basados en polímeros (plásticos para entendernos) a medida que la capa de tinta es muy fina o dispersa, y esta siendo absorbida por el papel (mate para el caso que nos ocupa) el comportamiento de ésta, estará próxima al papel pero a medida que saturamos el papel con más y más tinta para lograr colores con más cromatismo o negros más profundos (más densos), aumenta la especularidad de ésta por el aporte de los aglutinantes empleados en la tinta.


Es decir, el problema de una escala densitométrica con cierto brillo especular, o con una elevada densidad óptica motivada por acabados "glossy" o los aglutinantes de las tintas, que llega un punto, que el negro en vez de atrapar luz, la refleja motivado por la formación de reflejos especulares. Evidentemente reflejara la luz en función del ángulo de incidencia de ésta, por tanto la respuesta de esta escala estará en función del ángulo de incidencia de las fuentes de iluminación.

Esto genera un problema potencial de incoherencia en la reproducción tonal de dicha carta al ser fotografiada, ya que la cantidad de luz reflejada o absorbida por las diferentes muestras ya no solo dependen de la densidad de éstas sino de sus cualidades especulares. 

Este fenómeno es tan conocido como años tienen las célebres cartas Kodak Q13, donde su escala densitométrica proponía como punto de referencia más denso el “B” es decir, tres parches por debajo del más denso (el 19). Esto, como ya advertía el fabricante en su momento era para evitar que los posibles brillos especulares formados sobre el parche más denso, contaminasen los posibles ajustes a realizar con dicha carta.

La única forma, o al menos la más accesible, de crear un negro de alta densidad que no produzca reflejos especulares, es crear una trampa de luz, lo que viene siendo, una caja pintada de negro o forrada de terciopelo negro con un pequeño agujero de forma que la luz que entre por él sea absorbida por las paredes de dicha caja ofreciendo un negro relativamente perfecto.

Conclusión.

Aunque es posible manejar escalas densitométricas y cartas de color con una cierta densidad óptica o cromatismo desencadenado por un acabado "glossy" dentro de un entorno casi de laboratorio o en un estudio fotográfico muy controlado. El uso de cartas o escalas con una elevada densidad óptica, o lo que es lo mismo, una alta reflectancia, “brillo” y en consecuencia cromatismo, no solo son altamente difíciles de fotografíar sin unas condiciones de luz muy controladas, sino que dado las diferencias de angulación de la luz entre los dispositivos de medida y la iluminación de nuestra carta, la colorimetría de ésta no tiene porque ser representativa de la misma para cualquier condición de iluminación, ni el comportamiento de nuestra carta será afín a los elementos de nuestra escena.

Una carta de color debe poder caracterizar condiciones de la toma, allá donde vayamos, no solo para caracterizar equipos y fuentes de luz, sino que también condiciones de exposición, cuanto más “brillo” presente una carta, más difícil es su manejo, y en consecuencia mayor número de errores nos inducirá su uso.

Ciertamente, como decía al principio, cuanto más cromatismo tenga una carta de color, más supuestamente útil es para caracterizar escenas de alto cromatismo, sin embargo tener gamas muy amplias en nuestro perfil de color o cámara, si estas gamas no están en nuestra escena, no nos va aportar mayor cromatismo a ésta, en tal caso, si la escena tiene realmente ese cromatismo, puede contribuir a mejorar las transformaciones del color en los extremos del espacio que es donde están descritos los colores con mayor cromatismo.

Sin embargo por la contra, una carta o escala con un elevado cromatismo, y en consecuencia densidad óptica y en consecuencia la probabilidad de formarse brillos especulares, es que su medición y captura por parte de la cámara serán especialmente críticas, y solo representativas de unas condiciones de luz muy particulares donde condiciones de la toma coincidan con las de la medición. Por eso, la gran mayoría de fabricantes no manufacturan cartas con un elevado cromatismo o densidad óptica, ya que su uso implicaría un buen número de errores y en consecuencia una devaluación de su producto.