Calidad de la Luz y Temperatura de Color

Calidad de la Luz - Introducción

• Un índice de la calidad de la luz es útil para clasificar la luz

El Cuerpo Negro

• Un cuerpo negro es un objeto teórico que absorbe toda la radiación incidente, sin reflejarla ni transmitirla.
• La absorción de radiación genera agitación térmica, provocando la emisión de energía electromagnética.
• Dicha energía tiene una distribución espectral que depende de la temperatura del cuerpo.
• La radiación emitida permite mantener el equilibrio térmico, que es la temperatura constante durante la emisión.
• Una curva espectral muestra la energía de emisión a cada longitud de onda, incluido el espectro visible.
• Un cuerpo negro, como cualquier objeto incandescente, cambia de color con la temperatura: rojo sin brillo, rojo claro, naranja, amarillo, blanco, blanco azulado y azul.

Temperatura de Color

• La temperatura de color indica el color de una fuente de luz comparándola con el color de un cuerpo negro.
• Cada temperatura de color de un cuerpo negro calentado produce un espectro electromagnético definido.
• Cuerpos negros no perfectos y otras fuentes luminosas pueden emitir a la misma temperatura de color con espectros distintos.
• Fuentes lumínicas pueden tener la misma temperatura de color, pero propiedades cromáticas diferentes, según la energía del espectro de emisión.
• Se habla de temperatura de color correlacionada cuando se refiere a la temperatura de color más próxima a la de un cuerpo negro.
• Las lámparas incandescentes imitan el cuerpo negro, por lo que antes no se clasificaba la calidad del color.
• Las nuevas tecnologías de iluminación (fluorescencia, HMI, LED) obligan a clasificar la calidad de la luz de emisión comparándola con un patrón (cuerpo negro).

Apariencia de la Temperatura de Color

• Se definen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz.
• Luz fría tiene un tono blanco azulado.
• Luz neutra es de color blanca.
• Luz cálida tiene un tono blanco rojizo.
• Iluminante A (2855K): Luz de lámpara con filamento de wolframio.
• Iluminante B (4874K): Luz directa del mediodía.
• Iluminante C (6774K): Luz diurna en el hemisferio norte sin sol directo.
• Iluminante D65 (6504K): Luz solar y cielo nublado.
• Iluminante E (5500K): Blanco equienergético (igual energía en todas las longitudes de onda visibles).

El Índice de Reproducción Cromática (IRC)

• Es una medida cuantitativa de la capacidad de una fuente de luz para revelar fielmente los colores de los objetos, comparada con una fuente de luz natural o estándar.
• La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) define la reproducción cromática como el efecto de un iluminante en la apariencia cromática de los objetos, comparada con su apariencia bajo un iluminante de referencia o estándar.
• El IRC se determina por el espectro de la fuente de luz: continuo para incandescentes, de líneas discretas para fluorescentes.
• Las lámparas incandescentes tienden a tener un IRC más alto.
• El cálculo del IRC se realiza comparando sobre el diagrama CIE de cromaticidad.
• Se buscan las coordenadas cromáticas de la fuente de test en el diagrama.
• Dado ese punto, se establece el color correlacionado de temperatura para seleccionar la fuente de referencia.
• Se iluminan 8 colores con la fuente de referencia y con la fuente de prueba.
• Se calcula la distancia euclídea (ΔΕ) entre los resultados.
• Se calcula el valor final para cada color de prueba como 100 - 4.6∆Ε.
• El IRC final de la fuente se calcula como la media aritmética de los valores obtenidos.

Limitaciones del Índice de Reproducción Cromática

• El Standard CRI (Ra) considera los ocho primeros colores, poco saturados y uniformemente distribuidos.
• El Extended CRI mejora al considerar seis colores adicionales, cuatro saturados, un tono de piel y un tono verde planta.
• El IRC no fue desarrollado para televisión y Puede tener valor negativo.
• Los valores malos de las muestras se diluyen con los valores mejores al promediar.

TLCI-2012 y TLMF-2013

• TLCI-2012 (Television Lighting Consistency Index): Usa una luminaria de referencia fija basada en la temperatura de color correlacionada de la fuente. Es una fuente teórica.
• TLMF-2013 (Television Luminaire Matching Factor): La fuente de referencia se mide simultáneamente.
• El TLCI y el TLMF se calculan igual, pero el TLCI usa una fuente de referencia teórica y el TLMF usa la medición de una luminaria real.
• El TLCI y el TLMF simulan una cámara de televisión y una pantalla completas, utilizando características propias de cámaras y pantallas que afectan al rendimiento cromático.
• En la práctica, esto se hace con software, no con hardware de televisión real.
• Se necesita un espectrómetro para medir la distribución de potencia espectral de la luminaria de prueba y un ordenador para ejecutar el programa de análisis.

Características del Modelo TLCI/TLMF

• Las muestras de color simulan el procesado de una cámara y un monitor.
• La información captada por el espectrómetro es procesada por
• Respuesta de los sensores (CCD y CMOS)
• La matriz de la cámara
• Corrección de gama del monitor
• Se considera el comportamiento del monitor
• Corrección de gama y Respuesta siguiendo los primarios ITU-R BT.709 para HDTV

Muestras de Prueba del Modelo

• El conjunto de prueba debe tener reflectividades conocidas (distribución de la reflectancia con la longitud de onda).
• Es importante que el conjunto de colores sea reconocible para los ingenieros de televisión e iluminación.
• El ColorChecker® se eligió porque es asequible, está disponible y permite verificar el resultado con una cámara y una pantalla reales.
• Presenta colores bien distribuidos en matices y saturaciones dentro de la gama de colores de la televisión y Comprende una matriz de 24 muestras.
• Aunque originalmente diseñado para fotografía, se puede utilizar para probar cámaras de televisión.
• Un color del ColorChecker® (cian) queda fuera de la gama de colores de la televisión si se ilumina con el iluminante D65, y otro (amarillo) se encuentra muy cerca del límite de la gama.

Cálculo del Valor Final TLCI/TLMF

• Se calcula la distancia entre la muestra de referencia y la muestra de prueba.
• Los resultados de las muestras con mayor diferencia influencian más
• TLCI-2012 usa los primeros 18 puntos de prueba coloreados, excluyendo la escala de grises.
• TLMF-2013 usa los 24 puntos, ya que los errores en el balance de blancos son muy visibles.
• La constante "k" se ajusta para que Qa sea 50 para un tubo fluorescente de luz diurna en TLCI-2012.
• El valor de potencia "p" se elige para distribuir los valores de manera más significativa que en la fórmula Ra.
• Para TLCI-2012/TLMF-2013, k = 3.16 y p = 2.4

Presentación de Resultados

• Se calcula la temperatura de color, con la distancia de cromaticidad a esa temperatura.
• Se indica el resultado global del TLCI, Qa, y se muestran las variaciones por áreas de color (brillo, crominancia y tono).

Ejemplos de Equipos

• EVO 1IP54, SkyPanel y Soft Led 2 son ejemplos de equipos audiovisuales.