La síntesis sustractiva del color es el proceso de combinar la absorción de al menos tres tintes para obtener los matices de una gama .
El término sustractivo proviene del hecho de que un objeto de color absorbe parte de la luz incidente. Por lo tanto, le resta energía. Al debilitar ciertas partes del espectro, los tintes dejan otras partes dominantes, que determinan el color resultante. Usamos el adjetivo sustractivo en contraposición a la síntesis aditiva . Sin embargo, este término es engañoso, porque los primarios no realizan, a la luz del iluminante, una resta, sino una multiplicación, diferente para cada parte del espectro, por un número entre 0 y 1.
La fotografía cinematográfica en color y la impresión en color mediante procesos sustractivos.
Los tres tintes que se utilizan generalmente para la síntesis sustractiva son un azul verdoso , un amarillo y un rojo violáceo. Su espectro de absorción y transparencia deben ser adecuados para el proceso. Su color exacto puede variar; determina la gama de colores que se pueden obtener.
La percepción de los colores depende de las longitudes de onda de la radiación luminosa que llega a la retina , en la parte posterior del ojo . Los tres tipos de conos que lo recubren son desigualmente sensibles a diferentes regiones del espectro de luz . El sistema nervioso transforma las diferencias de respuesta de estos conos en percepción del color ; de modo que las luces que crean la misma respuesta en los conos tengan el mismo color, aunque sean físicamente diferentes. La tricromía aprovecha esta particularidad para crear, con solo tres colores, los colores intermedios.
Hay dos formas de implementar un proceso de tres colores. O partimos de negro (sin luz) y agregamos cantidades reguladas de luz de los colores primarios : esta es la síntesis aditiva de colores (por ejemplo, en una pantalla); o partimos del blanco de la luz (por ejemplo, que ilumina una hoja de papel) y le quitamos los colores, para que solo refleje las cantidades deseadas de cada uno de los mismos primarios: esta es la síntesis sustractiva de colores.
La teoría del color sustractivo asume que utiliza tintes en bloque ( " bloque de tintes " en inglés). En la realidad sólo hay aproximaciones lejanas; pero permiten explicaciones y cálculos simplificados. Estos colorantes en bloque se definen como filtros perfectos. Entre dos longitudes de onda,
Las longitudes de onda límite de los tres colores primarios deben coincidir, dividiendo todo el espectro visible, que va de 400 nm (extremo azul violeta) a 700 nm (extremo rojo), en tres partes aproximadamente iguales: los dos límites de los dominios de los colores primarios. puede estar a 490 nm y 580 nm .
Se denomina color óptimo a un color que cumple las mismas condiciones que un tinte en bloque, es decir, un color cuyo espectro incluye un rango donde la luminosidad es máxima mientras que en ningún otro lugar. Un color óptimo tiene la particularidad de ser lo más luminoso posible para una determinada impresión de color ( luminancia energética , longitud de onda dominante y pureza de excitación ).
El espectro visible delimitará tres posibles colores primarios óptimos para una síntesis aditiva:
El objetivo de la síntesis sustractiva es crear colores equivalentes a una mezcla de estos colores primarios óptimos a partir de tintes en bloque. Por ejemplo, una mezcla de dos tercios de rojo con un tercio de verde dará una naranja. Para conseguirlo utilizaremos tintes en bloque que transmitan dos colores primarios óptimos al mismo tiempo:
De esta manera, cada uno de los colorantes en bloque absorbe uno de los colores primarios óptimos: procede por sustracción .
Para evitar confusiones en la discusión teórica, los colores de estos tintes en bloque se denominan colores fundamentales asociados con un color primario óptimo. Esta distinción es importante porque, a diferencia de los colores de síntesis aditiva, para los que el espectro de luz no importa siempre que el color percibido sea adecuado,
para una síntesis sustractiva de colores, el espectro de absorción del tinte, y no su color, determina la posibilidad de su uso.
Ejemplo. - Tinte de bloque cian:El tinte de bloque cian transmite todas las longitudes de onda de 400 nm a 580 nm . Se puede, utilizando las tablas de funciones cromáticas CIE , calcular que su longitud de onda dominante es 490 nm con una pureza de excitación del 45%.
Un tinte que transmitiera perfectamente longitudes de onda de 480 nm a 495 nm y el 5% de todas las demás longitudes de onda podría dar la misma impresión visual colorida, caracterizada por la longitud de onda dominante y la pureza de la excitación, pero sería imposible usarlo para síntesis sustractiva. , incluso sin tener en cuenta el hecho de que sería mucho menos luminoso que el colorante en bloque, cuyo color óptimo es lo más luminoso posible para una determinada pureza de excitación.
En ausencia del tinte en bloque que lo absorba, el color primario óptimo es el máximo. La aplicación de este tinte reduce su proporción, sin afectar la de los demás.
Encontramos fácilmente los colores aditivos primarios óptimos a partir del blanco, que contiene rojo, verde y azul:
Para los colores intermedios, se aplican cantidades calculadas de colorantes en bloque. Por ejemplo, supongamos que queremos obtener un marrón correspondiente a la síntesis aditiva de 50% de rojo y 25% de verde. No hay azul: por lo tanto, aplicamos el tinte de bloque amarillo al 100%. Para mantener un 25% de verde, se debe eliminar el 75%: se aplica un tinte de bloque magenta al 75%. Para mantener el 50% de rojo, se debe eliminar el 50%: por lo tanto, aplicamos el tinte cian block al 50%.
(r = 0.5; v = 0.25; b = 0) ≈ (c = 1 - r = 0.5; m = 1 - v = 0.75; j = 1 - b = 1)Asimismo, para obtener un naranja correspondiente al 90% de rojo, 50% de verde y 10% de azul en síntesis aditiva, se aplican 10% de tinte de bloque cian, 50% de tinte de bloque magenta y 90% de tinte de bloque amarillo.
(r = 0,90; v = 0,5; b = 0,1) ≈ (c = 1 - r = 0,1; m = 1 - v = 0,5; j = 1 - b = 0,9)Para cada uno de los dominios de los colores primarios óptimos, restamos - del máximo 100% - la cantidad indicada por el tinte en bloque que es el complementario . La mezcla de los tres tintes en bloque absorbe toda la luz y solo queda el negro.
Notamos que :
El renderizado depende de la calidad del blanco inicial, formado por el efecto del iluminante sobre el soporte, a menudo una hoja de papel o una pantalla de proyección.
El modelo de síntesis sustractiva descuida, al multiplicar los espectros de absorción, importantes propiedades de los tintes reales, en particular de los pigmentos , formados por partículas bastante grandes, lo que convierte a las capas coloreadas en un medio heterogéneo. La aproximación Kubelka-Munk tiene en cuenta este carácter de las pinturas y tintas coloreadas, y propone una fórmula que permite llegar a una mejor predicción del color resultante de una mezcla tras prueba de cada uno de sus componentes.
La expresión "síntesis de color sustractiva" se aplica generalmente solo a los procesos de reproducción de imágenes industriales, como la fotografía en color plateado y especialmente a la impresión en color .
La combinación de tintes para obtener tintes específicos en pinturas o tintes no se considera síntesis de color. Estas técnicas utilizan potencialmente todos los tintes disponibles. Estudian, además del resultado coloreado bajo diversas iluminaciones, las posibles reacciones químicas, la estabilidad en el tiempo y la resistencia a la luz de los productos.
La actividad de los pintores , que tienen pigmentos sobre un soporte generalmente blanco para obtener imágenes, sigue sus propias reglas, que son más las de interacción que las de síntesis de color. La mayoría de las veces, los artistas no limitan su paleta a tres colores. En general, no explotan todas las combinaciones de los colores básicos; pero trabajan ciertas familias de colores correspondientes al tono general y a los tonos locales de su obra.
Los tintes que existen en realidad están lejos de los tintes de bloque y la síntesis sustractiva real está lejos de ser perfecta. Durante el período de uso generalizado de la fotografía en color, los fabricantes compitieron para intentar mejorar el proceso. Los químicos han trabajado durante la primera mitad del XX ° siglo , colorantes para la impresión mejorada. Llegamos a buenas aproximaciones para el amarillo, bastante buenas para el cian, pero las curvas de absorción del magenta aún están lejos del óptimo.
Los principales efectos de la imperfección de los tintes se sienten por los tonos saturados, cuando la concentración de los tintes es alta. Dado que, excepto el amarillo, absorben la luz en las regiones por donde debe pasar, el brillo disminuye. Por ejemplo, los impresores todavía luchan con las naranjas brillantes y brillantes. Por la misma razón, existe un máximo de saturación a una determinada concentración de tinte; más allá de eso, el color se oscurece y la saturación disminuye.
A medida que cambia un tinte en bloque, en el mundo ideal de la teoría, de transmitancia total a absorción total sin transición, los tintes reales, y principalmente el magenta, cambian gradualmente de transmitancia parcial a absorción imperfecta. Como resultado, la longitud de onda dominante varía ligeramente con la concentración, junto con la saturación. Se considera que las primarias del sistema aditivo asociadas al proceso sustractivo no son estables.
Los laboratorios fotográficos y los impresores conocen los minuciosos ajustes necesarios para lograr el mejor resultado posible, dada la naturaleza de la imagen a reproducir.
El color de la fotografía de película es una aplicación histórica de los colores sustractivos. Para capturar las imágenes, el flujo luminoso se divide mediante filtros en tres partes, una agrupando las luces de longitud de onda baja (azul), la segunda las luces de longitud de onda media (verde) y la tercera luces de longitud de onda larga (roja).
La fotografía de película es un proceso esencialmente negativo : cuanto más brillante es el objeto fotografiado, más densa y, por lo tanto, más oscura es la imagen resultante. En el proceso negativo-positivo, la prueba invierte los valores por segunda vez, dando a la imagen una claridad similar a la del objeto; en el proceso invertible, con el que se producen las diapositivas, la imagen negativa se elimina químicamente después del revelado, y lo que queda de los sensibles cristales de plata se utiliza para desarrollar una nueva imagen. Cuando se quiere fotografiar en color, el flujo luminoso de la imagen pasa sucesivamente por tres capas de emulsión sensible.
Los filtros correspondientes a cada capa tienen colores complementarios a los primarios. Por ejemplo, la primera capa es sensible al azul. Cuanto más azul es la luz, más expuesta está la capa; ya que es negativo, significa que cuanto más azul es la luz, más amarilla debe ser la primera capa, bloqueando los azules. Idealmente, estos filtros deberían ser de colores óptimos; en la práctica, solo el filtro amarillo se acerca lo suficiente.
Los tintes sensibilizantes hacen que los cristales de plata de cada una de las capas sean sensibles a un área de radiación. Otros tintes filtran la luz de una capa a otra y, finalmente, los denominados tintes acopladores permitirán que los cristales insolados de cada capa sean reemplazados por un tinte, durante una operación química llamada desarrollo cromogénico .
Todos estos tintes influyen en la representación del color. Los tintes finales se crean durante el desarrollo del color y las condiciones de esta operación también influyen significativamente en el resultado. Suponiendo un tratamiento perfectamente acorde con las expectativas, los tintes finales siguen siendo bastante diferentes de un tinte ideal. Absorben una parte de las longitudes de onda que deben atravesarlas sin atenuar, provocando un desplazamiento de las primarias cuando aumenta la concentración de tinte: los amarillos tienden al naranja, los magentas al rojo y los cianos al azul. Para compensar estas desviaciones, el desarrollo incluye la formación, ya sea en las partes expuestas o en las no expuestas, de máscaras que corrigen una parte del mismo.
Los profesionales compensan estas desviaciones en la medida de lo posible: los diseñadores de iluminación las tienen en cuenta al filtrar las luces, los técnicos de laboratorio generalmente favorecen la reproducción de los tonos de piel, a los que los espectadores son más sensibles, en detrimento de la precisión de la reproducción de las luces. colores.
La norma ISO 2846 define el color y la transparencia de las gamas de tintas de impresión de cuatro colores cian , magenta y amarillo en condiciones precisas de laboratorio para garantizar la coherencia en los procesos de impresión.
Estas curvas se mueven más lejos que las de la fotografía en color de un tinte ideal. Como resultado, es imposible encontrar los colores primarios de los colores fundamentales.
Ejemplo. - Amarillo y magenta:Los tintes de bloque amarillo y magenta absorben el azul y el verde, respectivamente, y superponiéndolos debería dejar el rojo.
Los tintes reales juntos absorben aproximadamente la mitad del rojo, y dejan entrar algo de azul y en su mayoría verde. El rojo formado es menos puro y más anaranjado que el ideal.
En consecuencia, la separación de cuatro colores , es decir, establecer las cantidades de tintas necesarias para obtener los colores, es notablemente más complicada que en los cálculos teóricos con tintes en bloque.
En teoría, los tres colores primarios pueden imprimir todos los colores existentes dentro de la gama. En la impresión, el negro se agrega a los tres colores básicos por varias razones:
Por el contrario, cuando una ilustración proporciona en un proceso de cuatro colores para colocar una banda negra sólida , generalmente aplicamos una cantidad de cian o magenta (generalmente el 40% del primario para el 100% del negro) debajo del negro para el .hacer más poderoso. , esto se llama negro con soporte .
HexacromíaSe obtiene una mayor calidad de reproducción aumentando el número de colores fundamentales. La hexacromía usa cinco más negro. Si estos colores se separan de los que pueden representar los tres primeros, amplían el posible campo cromático. También puedes elegir pigmentos de tonos pálidos. En general, la imprenta no mezcla los pigmentos, sino que los yuxtapone en tramas de puntos. Cuando los colores son pálidos, los puntos más pequeños se vuelven más visibles. Los pigmentos más claros permiten agrandar los puntos, con una pantalla menos visible. Es por esta razón que las impresoras de inyección de tinta agregan de dos a cinco colores pálidos a los tres fundamentos.