La ciencia del color: métodos de medición y comunicación

Todos los días vemos, sentimos y experimentamos el color. Pero, ¿cómo lo describimos?: "¡El nuevo logo de la compañía tiene un color rojo vibrante o un amarillo brillante!". "¿Viste la nueva tinta verde limón de la cuenta de Widget?"

Muchos nos referimos al color mediante el desarrollo de una imagen mental del mismo, para luego escoger las palabras que lo describan. La persona que escucha esta descripción del color se crea, a su vez, una imagen mental. Pero, ¿con qué frecuencia cree usted que el color que imagina en su mente es exactamente igual? La comunicación del color puede ser algo muy subjetivo.

Hoy, muchas empresas cuentan con instrumentos y programas para la medición del color. Estos sistemas de aseguramiento del color almacenan datos estándar y las normas (tolerancias) que definen una caracterización válida/fallida de cada muestra que se mide. El empleo apropiado de estos sistemas convierte la evaluación subjetiva del color en una característica objetiva, mensurable y, por tanto, controlable.

Los componentes del color
Se requieren tres componentes para que el color exista: una fuente de luz, un objeto (en nuestro caso, el material impreso) que interactúe con esa luz, y el receptor que interprete ese color. Este receptor puede ser una persona que utilice sus ojos y su cerebro, o un instrumento que emplee elementos ópticos y electrónicos.

Los materiales son impresos en prensas flexográficas son reflectores de la luz. El maquillaje físico de la hoja impresa permite la absorción y dispersión selectivas de la energía lumínica. Los colorantes y pigmentos que se emplean en las tintas flexográficas están diseñados como absorbentes altamente efectivos de partes seleccionadas de la energía de la luz, mientras reflejan a la vez la energía restante. Cada muestra física tiene su propia curva de reflectancia. Y al igual que una huella dactilar humana, cada curva de reflectancia es única.

Sir Isaac Newton descubrió que la luz "blanca" puede descomponerse en sus colores individuales mediante el uso de un prisma. Ver figura 1.

Densitometría
Los densitómetros miden la cantidad de absorción de luz en una región muy específica del espectro visible. Esta información se correlaciona con la cantidad de pigmento que se aplica a la hoja. Son dispositivos muy efectivos de control de calidad para supervisar la aplicación de tintas de policromía (cian, magenta, amarilla y negra). Esta información puede utilizarse para monitorear y ajustar las tasas de extensión de la tinta en nuestro lado de la prensa.

Los filtros se utilizan en los densitómetros específicamente para medir los colores proceso. El uso de un densitómetro para medir tintas diferentes de las proceso puede producir resultados inesperados, como sería el caso con las tintas PMS185 roja o la azul reflejo.

Los densitómetros vienen hoy en diferentes presentaciones: unidades portátiles para hacer mediciones manuales, instrumentos de escaneo para medir pliegos fuera de la prensa, y existe una tecnología para sistemas de medición de la densidad en línea durante la operación de la prensa (ver figura 2. ).

En palabras sencillas, cuando el valor de la densidad de un color aumenta, la cantidad de colorante en la hoja aumenta también. Cuando el valor se incrementa por encima de nuestra tolerancia, es necesario que apliquemos un cambio. En el mundo de la flexografía, por lo general esto se hace aumentando la cantidad de extensor en la tinta. Puede ser también que no estemos usando el rodillo anilox adecuado.

Espectrofotometría
Al igual que un densitómetro, un espectrofotómetro contiene una fuente de luz, una apertura para posicionar el instrumento sobre la muestra que va a leerse, y un receptor. Sin embargo, el espectrofotómetro contiene muchos filtros para percibir la reflexión desde muchas partes distintas del espectro visible. El resultado es que se obtienen muchas más piezas de información. Los instrumentos actuales tienden a contar con 16 a 32 puntos de información.

Geometrías de los instrumentos
Un espectrofotómetro ofrece información de reflectancia que puede caracterizar la respuesta espectral única de un color. Si todas las superficies fuesen planas, mates y lisas, probablemente bastaría un solo tipo de instrumento. No obstante, en la práctica, el impresor flexográfico muchas veces imprime sobre superficies metálicas.

Instrumentos de ángulo simple (0º/45º). Los instrumentos de 0º/45º (o 45º/0º) están diseñados para excluir de la medición el factor de brillo. Estos instrumentos y sus mediciones se especifican con "exclusión especular". Esta familia de dispositivos ve los colores casi de manera exacta a la de los observadores humanos. Para entender el concepto, imagínese mirando las fotografías en una revista impresa sobre papel muy brillante. Dependiendo de la iluminación en la habitación, puede ser necesario retirar o acercar la revista, o inclinarla para tener una visión clara de las fotografías.

¿Qué está haciendo usted en realidad? Para poder ver la fotografía es necesario que elimine el brillo de su vista. Resulta que el ángulo en el que el brillo se minimiza y el color se enriquece más, es uno de 45 grados (ver figura 3. ).

Los instrumentos de 0º/45º muestran un buen desempeño con la mayoría de superficies y de colorantes y pigmentos, pero en algunas ocasiones estos instrumentos no logran capturar realmente la naturaleza de la muestra. Esto ocurre, por ejemplo, cuando la muestra presenta una superficie lustrosa, especular, casi perfecta, como en el caso del foil o papel metalizado. En esta circunstancia la luz es reflejada desde los elementos ópticos del instrumento.

Se necesitan, entonces, otros diseños de geometrías para los sustratos metálicos, que tengan un mejor desempeño con muestras impresas con pigmentos metálicos, nacaradas o de efectos especiales.

Instrumentos esféricos. La figura 4. muestra la manera como funciona un instrumento esférico. Un haz fuerte de luz se dirige a la esfera, que es un reflector blanco, casi perfecto, con una superficie mate de muy bajo brillo. Cuando el haz de luz impacta la superficie de la esfera, más de 99 por ciento es reflejado. Al mismo tiempo, el acabado mate de la esfera hace que la luz se disperse aleatoriamente en todas direcciones. Este proceso se repite a sí mismo docenas, centenas o miles de veces en una fracción de segundo. La esfera misma se convierte en la fuente de luz.

El resultado es que la superficie de la muestra se ilumina de manera uniforme desde todas las direcciones posibles. Esto constituye una circunstancia ideal para superficies altamente reflectivas. El brillo de la superficie se mezcla con el "color", aunque esta palabra es ahora un poco ambigua.

Demos una mirada cuidadosa a la esfera. Hay dos puertos cerca de la parte superior de la ilustración: el "puerto de visión de la muestra" y el "puerto especular". El observador está posicionado en el puerto de visión, lo mismo que los detectores sensibles a la luz que cuantifican longitud por longitud de onda la cantidad de luz reflejada por la superficie de la muestra física.

Veamos ahora el "puerto especular". Recuerde que el instrumento 0º/45º excluía el brillo o componente especular, permitiendo que sólo "el color" se midiera. Los humanos excluimos también lo especular cuando miramos la mayoría de los objetos. Muchos de los diseños de instrumentos esféricos pueden también tratar de hacer esto. Si el puerto especular se encuentra abierto, la luz de esa parte de la pared de la esfera no se refleja sobre la superficie de la muestra. El puerto abierto dirige la luz de esta área hacia una trampa negra. Se pierde de la esfera y se pierde igualmente de la medición.

Cuando el puerto se encuentra cerrado, una lámina o placa blanca reemplaza a la trampa negra. Esta sección de la esfera se incluye luego en el proceso para iluminar la muestra. Si la muestra es brillante por naturaleza, entonces esta parte de la esfera envía la señal de brillo directamente al puerto de visualización. El ángulo de incidencia iguala al ángulo de reflexión.

Una esfera puede incluir el brillo en una medición de "color" o puede excluirlo parcialmente. No es tan buena como un instrumento 0º/45º porque hay sólo 16 grados entre las trayectorias de luz incidente y reflejada. Aún así, en la mayoría de los casos, es suficiente para proporcionar muchos detalles acerca de la muestra y posibilita poder decir algo acerca del color y la apariencia. Una medición esférica en el campo de las artes gráficas se realizaría casi siempre excluyendo el factor especular.

Información sobre el color
Podemos esperar conseguir muchos tipos de datos a partir de un espectrofotómetro de ángulo simple o esférico. Al formulador de las tintas flexo va a interesarle el conjunto completo de datos sobre reflectancia: los 32 puntos cuando se encuentren disponibles. Esto es para que pueda formular una tinta con las mismas características de la original que estamos igualando.

El operador de la prensa flexográfica, no obstante, encontrará más útil definir el color utilizando valores como los L*a*b*, o L*c*h° que se emplean para definir el estándar y comparar las muestras con ese estándar en un espacio de color tridimensional.

Mientras trabajaba con la Oficina Nacional de Estándares en la década de 1940, Richard Hunter creó un nuevo modelo de color que denominó "Lab". Hunter gradúa su espacio de color en un esfuerzo por alcanzar un espaciamiento casi uniforme de las diferencias percibidas del color (ver figura 5). El eje X representa el brillo/la oscuridad, con un blanco absoluto en 100 y un negro absoluto en 0. Este eje X representa las diferencias en colores oscuros versus colores pastel más claros. Las coordenadas rectangulares a y b representan los ejes principales de color, con el rojo en a positivo, verde en a negativo, amarillo en b positivo y azul en b negativo. Las tonalidades intermedias se encuentran entre las tonalidades de color principales de rojo, amarillo, verde y azul.

Con un valor L, a, b específico dado, un número para la claridad, uno para la cantidad de rojo o verde, y uno para la cantidad de amarillo o azul, es posible trazar rápidamente una posición única en el mapa. El modelo Lab de Hunter permaneció sin cambio por más de 30 años y se convirtió en un método de amplio uso para trazar tanto el color como las diferencias de color.

El mapa CIE L*a*b*
Aunque el Lab de Hunter fue rápidamente adoptado como el modelo de hecho para trazar las coordenadas de color absoluto y las diferencias entre colores, nunca alcanzó el estatus de un estándar con aceptación internacional. Pasaron 30 años para que, en 1976, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE, por su sigla en francés) publicara un nuevo modelo. Con sólo unos pequeños cambios en las matemáticas de Hunter, este nuevo mapa se convirtió en el método recomendado e internacionalmente aprobado para informar los valores colorimétricos.

La designación con asterisco se utiliza para identificar el CIE Lab como diferente del método de Hunter, y ha desplazado a este último como el espacio de color preferido por la mayoría de los impresores de hoy. Simultáneamente, con la presentación del L*a*b, o CIE Lab, el grupo de estándares adoptó también una variante, L*c*h°, que utiliza notación polar para trazar los colores. Estas dos nuevas métricas son en esencia la misma, excepto porque los trazados L*a*b* utilizan coordenadas cartesianas (rectangulares), en tanto que L*c*h° realiza trazados mediante el uso de coordenadas polares.

El valor c* (chroma o saturación de color) se refiere a la distancia del color frente al eje neutral. Mientras más alto sea este valor, más saturado estará el color; los prensistas flexográficos muchas veces se refieren a los colores con un valor chroma alto como colores limpios. El valor h°, o ángulo de tonalidad, define el tono de un color. Un color ojo puro tiene un ángulo de tonalidad de 0 (esto equivaldría a +a en un ambiente L*a*b*). Un color amarillo puro tendría un ángulo de tonalidad de 90º, el verde de 180º y el azul 270º.

Volvamos al verde limón de la cuenta de Widget. Ellos prefieren utilizar valores L*c*h° para especificar los estándares. En este caso, nos han pedido igualar un color que tiene un valor L* de 80.58, un valor c* de 41.20, y un h° (ángulo de tonalidad) de 134.29. Podrían haber especificado el color usando coordenadas L*a*b*. Si lo hubiesen hecho, los valores habrían sido L* = 80.58, a* = -28.77, y b* = 29.49. Este es el mismo color, y se traza en la misma posición. Es sólo un método diferente de trazar o ubicar un color en nuestro espacio de color tridimensional.

La figura 6 muestra nuestro color verde limón y la relación entre los sistemas de trazado L*a*b* y L*c*h°. Lo importante de entender aquí es que estos dos modelos trazan sobre el mismo mapa.

Independientemente de que usted prefiera los datos L*a*b* o L*c*h°, el empleo de modernos instrumentos y programas de medición de color nos permite definir los estándares numéricamente, comunicar esta información de manera electrónica, comparar los materiales impresos con los estándares definidos, conseguir el color rápidamente en los tirajes, reducir los tiempos de alistamiento, controlar la producción en la prensa y reducir el desperdicio.