Calidad de la Luz y Temperatura de Color

Calidad de la Luz

El Cuerpo Negro

• Un cuerpo negro absorbe toda radiación incidente sin reflejarla ni trasvasarla.
• Esta absorción genera agitación térmica, resultando en emisión de energía electromagnética.
• La distribución espectral de esta energía emitida depende de la temperatura del cuerpo, no del espectro recibido.
• La radiación ayuda a mantener el equilibrio térmico, manteniendo la temperatura constante durante la emisión.
• Una curva espectral muestra la energía de emisión en cada longitud de onda, incluyendo el espectro visible.
• Un cuerpo negro cambia de color con la temperatura, desde rojo sin brillo hasta azul.

Temperatura de Color

• La temperatura de color indica el color de una fuente de luz, comparándolo con el de un cuerpo negro.
• Un cuerpo negro produce un espectro electromagnético definido al calentarse a una temperatura de color.
• Cuerpos negros no perfectos y otras fuentes lumínicas pueden crear espectros de emisión distintos a la misma temperatura de color.
• La temperatura de color correlacionada define la temperatura de color más próxima a la de un cuerpo negro.
• Inicialmente, no era necesario clasificar la calidad de color en lámparas incandescentes debido a su similitud con el cuerpo negro.
• Las nuevas tecnologías de iluminación requieren mecanismos para clasificar la calidad de la luz emitida en función de un patrón, como el cuerpo negro.

Apariencia de la Temperatura de Color

• Existen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz:
  • Luz fría: tono blanco azulado.
  • Luz neutra: luz blanca.
  • Luz cálida: tono blanco rojizo.
• Patrones iluminantes CIE:
  • Iluminante A (2855K): luz de una lámpara de filamento de wolframio.
  • Iluminante B (4874K): luz directa del mediodía.
  • Iluminante C (6774K): luz del día en el hemisferio norte sin sol directo.
  • Iluminante D65 (6504K): luz solar con cielo nublado.
  • Iluminante E (5500K): blanco equienergético con longitudes de onda del espectro visible con igual energía.

Índice de Reproducción Cromática (IRC)

• El Índice de Reproducción Cromática mide la capacidad de una fuente de luz para revelar fielmente los colores en comparación con una fuente estándar.
• La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) define la reproducción cromática como el efecto de un iluminante en la apariencia de los objetos comparada con un iluminante de referencia.
• El IRC se determina por el espectro de la fuente de luz:
  • Lámparas incandescentes tienen espectro continuo.
  • Lámparas fluorescentes tienen espectro de líneas discretas.
  • Lámparas incandescentes deberían tener el IRC más alto.
• El cálculo del IRC implica:
  • Buscar coordenadas cromáticas en el diagrama CIE.
  • Determinar el color de temperatura correlacionado para seleccionar la fuente de referencia.
  • Iluminar ocho colores con la fuente de referencia y la fuente de prueba.
  • Calcular la distancia euclidiana (∆E) entre los resultados.
  • Calcular el valor final por color de prueba y el índice final como la media de estos valores.
• Standard CRI (Ra): considera los primeros ocho colores, que están poco saturados y distribuidos uniformemente alrededor de la zona central.
• Extended CRI: considera seis colores adicionales mas, cuatro saturados, uno tono de piel y uno tono de verde planta para mejorar la medida.
• Críticas:
  • El IRC no fue desarrollado para televisión.
  • Puede tener valor negativo.
  • Valores malos de las muestras quedas diluidos al promediar.

TLCI-2012 y TLMF-2013

• TLCI-2012 (Television Lighting Consistency Index): usa como referencia la temperatura de color correlacionada de un cuerpo negro, siendo una fuente teórica.
• TLMF-2013 (Television Luminaire Matching Factor): mide la fuente de referencia.
• El TLCI y TLMF se calculan de la misma forma, pero TLCI usa una fuente teórica mientras TLMF mide una lámpara real.
• Estos índices imitan una cámara de televisión y una pantalla en lugar de evaluar el rendimiento directamente.
• Se utiliza software, y se requiere un espectrómetro para medir la distribución de potencia espectral de la luminaria y un ordenador para el análisis.
• TLCI-2012 y TLMF-2013, consideraciones del modelo:
  • Se simula el procesado en una cámara y monitor a un conjunto de muestras de color para comparar y evaluar.
  • La información del espectrómetro es procesada por:
    • Comportamiento de la cámara: curva de respuesta de los sensores (CCD y CMOS), matriz de la cámara y corrección de gama.
    • Comportamiento del monitor: corrección de gama y respuesta según el ITU-R BT.709 para HDTV.
• Muestras de prueba:
  • El conjunto de prueba debe tener reflectividades conocidas.
  • El ColorChecker® se utiliza porque es asequible, permitiendo verificar el algoritmo con una cámara y pantalla reales.
  • Presenta colores con matices y saturaciones bien distribuidos en la gama de colores de la televisión.
  • Es una tabla de prueba fotográfica para probar cámaras de televisión.
  • Comprende una matriz de 24 muestras en cuatro filas de seis.
  • Se considera no ideal para la televisión porque un color (cian) queda fuera de la gama y otro (amarillo) está cerca del límite.
• Cálculo del valor final:
  • Se calcula la distancia entre la muestra de referencia y la muestra de prueba, ponderando las diferencias mayores.
  • TLCI-2012 usa los primeros 18 puntos coloreados del test.
  • TLMF-2013 usa los 24 puntos, ya que se notan los errores en el balance de blancos.
  • La constante k se elige para que Qa sea 50 al evaluar un tubo fluorescente para el TLCI-2012.
  • El valor de potencia p distribuye los valores en la fórmula Ra.
  • Para TLCI-2012/TLMF-2013, k=3.16 y p=2.4.