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Entendiendo La Compensación de Brillo Datacolor
Cuando la luz incide sobre un objeto, la mayor parte entra en él, pero una pequeña cantidad es reflejada
fuera de la superficie. Esta luz reflejada responsable de la apariencia brillante es el atributo llamado
“Brillo”
Ley de Snell : La cantidad de inclinación del rayo de luz depende de los índices de
refracción de los medios y se relaciona con el seno de los ángulos.
n1
n2
senr
seni
Reflexión Especular
Se refiere a la reflexión como en un espejo de la luz al chocar contra una superficie pulida.
Cuando la luz incide en una superficie especular perfecta, toda la luz incidente es reflejada
por la superficie.
El ángulo del rayo de luz incidente es igual al ángulo del rayo de luz reflejada.
Para objetos que tienen superficies ópticamente lisas pero que no son espejos o metales, la
reflectancia difiere en la magnitud pero no en la dirección.
La cantidad de reflexión especular depende del índice de refracción y del ángulo de
incidencia.
Un valor teórico para la reflexión especular puede ser calculado usando la ecuación de
Fresnel, la cual da el valor especular para cualquier índice de refracción o ángulo de
incidencia.
i = ángulo de incidencia
n = índice de refracción
S = Reflexión Especular
Una superficie ópticamente lisa o pulida es brillante en apariencia. Debido a la naturaleza
bidireccional de la reflexión especular, el observador puede posicionar la muestra de modo
que elimine la reflexión especular de su campo de visión.
Esto permite que el observador vea sólo la luz del interior de la muestra, viendo el color con
la máxima saturación debido a que la luz reflejada no está incluida en la visión.
Reflexión Difusa
Los objetos reales no tienen superficies perfectas como espejos. A medida que la superficie se hace
rugosa, la reflexión especular se hace difusa. La luz es reflejada hacia muchos ángulos diferentes. Esta
superficie es referida como mate.
El que ve un objeto mate no puede eliminar la reflexión
de la superficie cambiando el ángulo de visión. Debido
a la naturaleza difusa de la reflectancia de la
superficie, el observador verá algo de esta reflectancia
Superficie Brillante El Observador A no ve la especular mientras que el Observador B la ve. Esto es dependiente del ángulo de visión.
Superficie Mate Tanto el Observador A como el Observador B ven la reflectancia especular debido a la naturaleza difusa de la luz reflejada
Obs A
Obs B
Obs A
Obs B
Brillo Especular
El Brillo Especular es una medida del brillo de la imagen reflejada. Se puede determinar en base a la
relación entre la reflexión especular de una muestra y la reflexión especular de un material estándar,
bajo las mismas condiciones geométricas
G = Valor de Brillo Especular
R(muestra) = %R muestra
R(vidrio) = Reflectancia especular de estándar de vidrio negro con índice de refracción conocido
El valor de Brillo Especular es usualmente obtenido mediante un instrumento llamado Brillómetro. Este
instrumento consiste de una fuente de luz que dirige luz a la muestra a un ángulo fijo. Un detector es
colocado en el ángulo el espejo para medir la intensidad de la imagen reflejada
El ángulo de 60º es el ángulo usado más
comúnmente junto con el de 20º para
materiales de alto brillo. El de 85º para
materiales de bajo brillo o muestras
mates.
ASTM D-523 recomienda 20º para
muestras con brillo > 70 a 60º y 85º
para muestras con brillo < 10 a 60º
Es importante notar que el brillómetro sólo mide brillo especular. Hay otros tipos de brillo. Dos
objetos pueden tener el mismo brillo especular, pero pueden lucir diferentes visualmente
) (
) (
vidrio R
muestra R G
El Problema del Brillo
La falta de acuerdo entre las evaluaciones visuales e instrumentales de las muestras que tienen brillo
diferente ha sido un gran problema al hacer juicios de apariencia de color.
Un observador humano puede cambiar fácilmente las condiciones de visión para hacer un juicio de
apariencia, tomando en cuenta el color y el brillo simultáneamente
Los instrumentos de medición de color no son tan versátiles como el ojo, ya que las mediciones son hechas a
una iluminación fija y a condiciones de visión que no corresponden a la forma en que vemos los objetos.
El ojo humano tiene mayor poder de resolución y puede distinguir muy pequeñas diferencias de
apariencia entre objetos
Suponga que tenemos dos muestras negras, una con una superficie de alto brillo y la otra con bajo brillo o
mate. Si estas muestras son medidas con un instrumento de esfera integrada, con especular incluida (d/0),
la diferencia de color mostrará que hay una pequeña diferencia de color entre ambas.
Sin embargo, un recorrido visual de las muestras indicará que hay una gran diferencia de color entre
ellas. La muestra de alto brillo luce más oscura y saturada que la muestra de bajo brillo
Geometría del Instrumento Iluminantes Estándar y Condiciones de Visión
Para entender el problema del brillo se deben comprender las relaciones entre la geometría del
instrumento y la reflectancia de la superficie.
La Geometría del Instrumento se refiere a las características físicas de la medición, tales como naturaleza
y posición de la fuente de luz, ángulos de visión y óptica.
CIE ha definido y estandarizado algunas geometrías que han sido usadas exitosamente por muchos años
La muestra es iluminada difusamente por una
esfera integrada. El ángulo entre la normal a la
muestra y el eje del rayo de visión no debería
exceder 10 grados
La muestra es iluminada por un rayo cuyo eje
está a un ángulo no mayor de 10 grados a la
normal a la muestra. El flujo reflejado es
colectado por medio de una esfera integrada
Geometría del Instrumento Iluminantes Estándar y Condiciones de Visión
La muestra es iluminada por uno o más rayos cuyos
ejes están a un ángulo de 45 grados a la normal de la
superficie de la muestra
La muestra es iluminada por un rayo cuyo eje no es
mayor de 10 grados a la normal de la muestra. La
muestra es vista a un ángulo de 45 grados
Geometría del Instrumento Componente Especular Incluida (SCI) - d/0
Los gráficos muestran dos objetos idénticos en color pero que difieren en brillo. El objeto brillante refleja
la especular directamente dentro de la óptica de visión.
En el objeto de bajo brillo, debido a la superficie mate, la reflectancia especular difundida entra
indirectamente en la óptica de visión.
Por lo tanto las mediciones de objetos brillantes serán iguales a las mediciones de objetos mates bajo la
condición Especular Incluida
Componente Especular Excluida (SCE) - d/0
Al abrir la puerta especular, en la muestra brillante, no hay luz disponible al ángulo del espejo para
entrar en la óptica. Para la muestra mate, la luz difundida por la superficie entrará a la óptica de visión.
En este caso la muestra brillante y la muestra mate tendrán diferentes mediciones usando esta geometría.
La diferencia de color indica que la muestra brillante es más oscura y saturada que la muestra mate. Esta
geometría concordará mejor con la apreciación visual
Geometrías 0/45 y 45/0
En la muestra de alto brillo la reflexión especular no entra en la óptica de visión. Para la muestra con
superficie rugosa o mate, la reflexión especular difusa de la superficie es reflejada en todas direcciones y
algo de ella entrará en la óptica.
Las geometrías 0/45 y 45/0 concuerdan mejor con las condiciones de visisón que son usadas normalmente
para ver y comparar colores
¿ Por qué 0/45 no es la Geometría Preferida?
Aún cuando las geometrías 0/45 y 45/0 pueden brindar el mejor acuerdo con el resultado visual donde
hay diferencias significativas en brillo, no son las geometrías recomendadas para trabajo rutinario de
formulación y corrección
El diseño 0/45 o 45/0 tomará siempre en sus mediciones variaciones en brillo. Esta sensibilidad al brillo
puede causar problemas en la construcción del banco de datos.
Si las muestras primarias tienen diferencias en brillo debido a carga del pigmento, tipos de resinas,
huellas dactilares u otras irregularidades de la superficie, los datos estarán atados a esos niveles
arbitrarios de brillo.
Las geometrías 0/45 y 45/0 han sido usadas exitosamente en evaluaciones de control de calidad. A
menos que existan requerimientos específicos, es preferible usar una geometría SCI
¿Qué es la Función de Brillo DCI ?
La Función de Brillo DCI combina las virtudes de ambas geometrías d/0 y 0/45 o 45/0. Permite tomar
una curva de reflectancia obtenida a partir de un espectrofotómetro de geometría d/8 SCI y ajustar la
curva basada en el valor de brillo de la muestra, como si esta hubiera sido leida en otra geometría.
Este ajuste mueve la curva desde una dimensión que llamamos “espacio de medida” a una nueva
dimensión llamada “espacio visual”.
La Función de Brillo DCI se deriva de los datos obtenidos de las mediciones de una serie de estándares
negros, con diferentes valores de brillo desde el mate hasta el alto brillo. Se usaron instrumentos d/8 SCI
y 0/45 para obtener los datos necesarios. El instrumento d/8 SCI medirá básicamente los mismos valores
para todos los estándares mientras que el instrumento 0/45 producirá reflectancias variadas basadas en
el brillo de las muestras
La apreciación visual de las muestras indica mayores diferencias de color visual entre muestras de bajo
brillo (0 a 30) que entre muestras de alto brillo (30 o mayor). Esto indica que el cambio visual observado
en una serie de brillo no es una relación lineal.
Las diferencias entre los datos SCI y 0/45 a cada nivel de brillo, cuando fueron graficados, mostraron
una relación no-lineal que se aproxima a la diferencia percibida visualmente
Diferencias de Color Antes de la Corrección de Brillo
Diferencia CIELAB
Estándar: NEGRO BRILLANTE Lote: NEGRO MATE
Diferencias de Color Después de la Corrección de Brillo
Diferencia CIELAB
Estándar: NEGRO BRILLANTE Lote: NEGRO MATE
Ilu/Obs DE* DL* Da* Db* DC* DH* 1 0.02 -0.01
-0.02
-0.01
0.01
-0.02
2 0.05 -0.01 0.04
-0.02
0.04
0.03
3 0.05 -0.03
-0.02
-0.04
0.03
-0.03
Ilu/Obs DE* DL* Da* Db* DC* DH* 1 5.69 5.69
-0.02
-0.15
0.21
-0.07
2 5.69 5.68 0.04
-0.06
0.19
0.02
3 5.68 5.68 -0.02 -0.12 0.21 -0.09
Determinación de Brillo con Instrumentos DCI Factor de Brillo DCI
Los instrumentos DCI con puertas especulares automáticas pueden ser usados para determinar el factor de
brillo de una muestra. Este factor de brillo es una indicación del brillo de la muestra.
Este factor es un número relativo que está correlacionado con los valores de brillo especular de un juego
de estándares de brillo
Referencias Bibliográficas
Richard Hunter and Richard Harold, The Measurement of Appearance, (New York, John Wiley &
Sons, 1987), p.78
CIE (Commission Internationale de l’Eclairage), International Commission for Ilumination.
Deane B. Judd and Gunter Wyszecki, Color in Business, Science and Industry, Third Edition, (New
York, John Wiley & Sons, 1975), p.123
Daniel Schaum, Theory and Problems of College Physics, (New York, Mc. Graw Hill, 1961), p.129
ASTM, ASTM Standards on Color and Appearance Measurement, (Philadelphia, PA. ASTM, 2nd
Edt, 1987), D 523-85, p.13