Temperatura de Color y Balance de Blancos en Fotografía. Parte I.

En el artículo ¿Por qué vemos lo que vemos? señalamos que los objetos no tienen color por sí mismos, sino la capacidad de reflejar o absorber determinadas longitudes de onda, y que lo que percibimos es el color de la luz que reflejan. Al tomar fotografías, el color de las fuentes de luz es determinante del resultado en la imagen final. En este artículo abordaremos el concepto de temperatura de color, y a modo de introducción daremos un vistazo al pasado, a las películas color para luz de día y luz artificial, para llegar al balance de blancos en las cámaras digitales. El empleo de gelatinas conversoras, el desarrollo completo de los ajustes posibles en el balance de blancos, el ajuste en aplicaciones de posproducción como Lightroom o Photoshop, la relevancia del tipo de archivo en que se tome la fotografía, los distintos tipos de lámparas y el CRI o índice de reproducción de color, se desarrollarán en nuevos artículos.

El color de la luz

La luz del sol aproximadamente dos horas después del amanecer y dos antes del atardecer es lo que consideramos luz blanca y es la que se emplea naturalmente como parámetro para evaluar el color de los objetos. Al amanecer y al atardecer la luz del sol es más rojiza ya que por el ángulo con que llega a la atmósfera, la dispersión de las longitudes que corresponden al azul es mayor produciendo el color rojo característico del sol en esos momentos. Por otra parte cuando una escena se encuentra a la sombra del sol, es iluminada por la luz azul del cielo, causada también por la mayor dispersión de las longitudes de onda más cortas correspondientes al azul.

¿Qué es la temperatura de color?

¿Cómo podemos denominar el color de una fuente de luz que irradia innumerables longitudes de onda?

Para explicarlo vamos a mencionar un fenómeno físico bien conocido: alguna vez habrán calentado un clavo en el fuego. A temperatura ambiente el clavo no irradia luz, solo la refleja, pero cuando lo calentamos lo suficiente llegará un momento en que se pondrá «al rojo», comenzará a emitir luz y a medida que aumente su temperatura el color de la luz se acercará más al blanco. En física esta experiencia se realiza en forma teórica, considerando un «cuerpo negro» ideal, un objeto que absorba el 100% de la luz que recibe, y que al calentarse resultaría un irradiador perfecto de luz.

A cierta temperatura el cuerpo negro comienza a emitir infrarrojo, que podemos percibir como calor pero no como luz visible, y al incrementarse emitirá luz visible comenzando por rojo oscuro, rojo más claro, naranja e irá recorriendo el espectro de la luz visible a medida que aumente su temperatura, hasta llegar a las longitudes de onda más cortas correspondientes al violeta. A cada temperatura la luz irradiada estará compuesta por todas las longitudes de onda emitidas hasta ese punto del espectro, por esta razón no se percibirá el sector correspondiente a las longitudes de onda del verde, que se verán ya combinadas con rojo y amarillo produciendo una percepción cercana al blanco, que se logrará realmente al llegar a los 5.500 K, cuando se incorpore el azul. A temperaturas mayores predominará el azul, que se incrementará cuanto más alta sea la temperatura que alcance. Este fenómeno se toma patrón de comparación para cualquier otra fuente de luz. Es decir que se emplea como un sistema de denominación del color de la luz, basado en la comparación entre la fuente que nos interesa y la irradiación del cuerpo negro ideal a la misma temperatura en kelvin.

Cuando decimos, por ejemplo, que el sol tiene una temperatura de color de 5.600 Kelvin (K), significa que irradia el mismo color de luz que el cuerpo negro ideal sometido a 5.600 K. Una lámpara de tungsteno para fotografía de 3.200 K irradia las mismas longitudes de onda que el cuerpo negro a 3.200 K

¿Respetar o neutralizar el color de la luz?

Son muy pocas las fuentes de luz artificial que emiten un color de luz semejante al de la luz de sol. Al emplear lámparas para tomar fotografías, según el tipo que se utilice, se producirán alteraciones del color si las comparamos con fotografías iluminadas con luz de sol. Estas dominantes de color en algunos casos pueden integrarse naturalmente a la imagen e interpretarse como un elemento descriptivo del ambiente; pero si quisiéramos lograr una reproducción del color semejante a la que obtendríamos con luz blanca, deberíamos neutralizar el color de la luz de dicha fuente para que no tiña toda la escena. Esta será una decisión a tomar sobre el diseño de la imagen, según su expresividad y función.

Se abren entonces dos posibilidades, según el tipo de escena que estemos fotografiando podría interesarnos que el color de la fuente de luz se registre como elemento activo en la imagen, en fotografías documentales o de paisajes, por ejemplo, suele resultar adecuado no neutralizar el color de la luz porque forma parte de la escena, es un componente importante del contexto en la descripción del clima, de la hora del día, del ambiente. (foto superior al comienzo del artículo) En este caso simplemente debemos seleccionar el balance de blancos de luz de sol en la cámara.

 

Mientras que cuando se quieren mostrar las características de un objeto, por ejemplo en la reproducción de una obra de arte o en la fotografía de un producto, seguramente se desee reproducir su color original sin alteraciones producidas por el color de la fuente de luz.

Hay dos posibilidades para neutralizar el color de la fuente de luz: modificando su color mediante filtros conversores (o en el caso de algunos leds mediante su control electrónico), o ajustando la respuesta del material sensible. Con algunas fuentes de luz puede llegarse a una corrección que permita una muy buena reproducción del color, y en otros casos no será posible, según el rango de longitudes de onda (el color) de la fuente de luz y las características del material sensible. Para entender las múltiples herramientas que ofrece la función de Balance de blancos en las cámaras actuales, es útil realizar una comparación con la solución que se desarrolló en la época de las películas color.

Películas para luz de día y luz artificial

Respecto al registro de color existen (o existieron) dos tipos de películas: para luz de día, que están calibradas para una buena reproducción del color a partir de luz blanca, generalmente entre 5.400 y 5.600 K. y para luz artificial de tungsteno de 3.200K. En las películas color, tanto sea en negativos como en diapositivas, la imagen se registra en tres capas de emulsión: una sensible el rojo, otra al verde y otra al azul. (RGB) La separación de color se realiza mediante una combinación entre la sensibilidad cromática de cada capa y el empleo de filtros entre las mismas, de modo que cada una solo registre el color de luz que le corresponde.

En las películas para luz de día las tres capas de emulsión están balanceadas para recibir luz natural de sol, de 5.400 a 5.600 K. en que los componentes de azul verde y rojo presentan porcentajes semejantes, y el espectro es continuo, es decir que abarca todas las longitudes de onda visibles, esta combinación de película y fuente de luz producirá una fotografía sin dominantes de color. El gráfico de la derecha es un espectrograma que muestra las longitudes de onda correspondientes a la luz de sol a media mañana, se puede observar el alto contenido de todas las longitudes de onda del espectro visible.


En cambio, si con este tipo de película para luz de día se tomara una fotografía iluminada por una lámpara de tungsteno de uso doméstico encontraremos una dificultad, ya que estas lámparas alcanzan una temperatura de color mucho más baja que la del sol, aproximadamente 2.600K. En el espectrograma, observamos el mínimo contenido de azul propio de esta fuente de luz.

La insuficiencia de azul, producirá en la imagen un predominio del rojo y el verde, que combinados harán que un objeto blanco aparezca con una notable dominante de color amarillo rojiza.

La solución para emplear luz artificial con buena reproducción de color, involucró tanto la fabricación de lámparas especiales para fotografía, como de películas dedicadas para dichas lámparas. En cuanto a las primeras se trata de lámparas de tungsteno sobrevoltadas, cuyo filamento llega a una mayor temperatura, e irradia luz de 3.200 K, que si bien tiene un contenido de azul mucho menor al de la luz de sol, alcanza el mínimo suficiente para permitir la fabricación de una película especial con buena reproducción de color. Aparecieron entonces películas para luz artificial en las que la capa que registra la información del azul es de un ISO de mayor rapidez respecto a las correspondientes al rojo y verde: se compensa así el menor contenido de azul de la luz con un ISO más alto en la capa del azul y se obtiene de este modo un buen balance de color empleando luz de 3.200 K.
Como ejemplos podemos citar las Kodak Ektachorme EPY de ISO 64 con muy buen rendimiento de color para trabajos publicitarios y la EPT de ISO 160. Así como las Fujichrome 64T y otras equivalentes, que se emplearon durante muchos años.

El balance de blancos en cámaras digitales

Cuando la cámara está configurada para luz de sol, realizará la interpolación de color considerando que la imagen está iluminada por porcentajes semejantes de azul, verde y rojo, es decir que es el caso equivalente al que se describió más arriba respecto a la película de luz de día. Si la fuente de luz es el sol durante el día (sin considerar el amanecer ni el atardecer) la reproducción del color será correcta, pero con otras fuentes de luz en las que predomine un color este se registrará como una dominante de color, del mismo modo en que ocurriría en una película para luz de día. Por ejemplo, al tomar una fotografía en sombra la luz del cielo producirá una dominante azulada. Si volvemos al ejemplo de una lámpara de tungsteno, obtendremos igual que con la película para luz de día una dominante amarillo rojiza, el color de la dominante variará según el color de la fuente de luz, si en vez de tungsteno empleáramos un tubo fluorescente de «luz día» la dominante sería verdosa. Lo importante es que cualquier composición cromática de la luz distinta a la luz blanca quedará registrada en la imagen. Este es un concepto central.

Si en el control de balance de blancos de la cámara establecemos el ajuste para una lámpara fotográfica de 3.200 K (cuyo contenido de azul es mucho menor que el de la luz de sol) estaremos dando al software la instrucción de amplificar la señal que corresponde al azul en mayor medida que el rojo y el verde, algo equivalente a lo que se lograba en película aumentando el ISO de la capa correspondiente al azul. A diferencia de lo que ocurría con la película en la que disponíamos de dos únicas posibilidades de balance de blanco (películas para luz de sol o artificial) en una cámara digital este ajuste se puede realizar en forma continua, lo que brinda una enorme flexibilidad y la posibilidad de establecer un balance a medida para fuentes de luz de diferente temperatura de color; y hasta podemos ajustarlo con precisión a la fuente de luz que estemos utilizando, teniendo en cuenta no solo sus especificaciones teóricas sino las condiciones concretas de uso, su desgaste, la tensión de la red eléctrica, etc. Sin embargo esta flexibilidad también tiene un límite: si la fuente de luz carece de determinadas longitudes de onda el software de la cámara no puede inventarlas.

Por ejemplo, una lámpara de filamento de 2.600 K irradia un contenido tan bajo de azul que demandaría amplificar demasiado la señal, esto produciría ruido, una imagen de baja calidad y aun así no se lograría una buena reproducción de color. Con fuentes de luz de espectro discontinuo (tubos fluorescentes, lámparas de vapor de sodio, etc) pueden ocurrir problemas semejantes, y aun con las grandes posibilidades de ajuste de las cámaras actuales, no se puede lograr una buena reproducción del color de las superficies que no reciban todas las longitudes de onda que pueden reflejar. Por tanto, si bien el balance de blancos en la captura digital ofrece posibilidades mucho mayores de compensación respecto a las que eran posibles en película, no debe pensarse que es un recurso «mágico», cuando la fotografía requiera una exigencia profesional de buena calidad en la reproducción del color, será necesario emplear fuentes de luz que irradien las longitudes de onda adecuadas para lograr una reproducción del color consistente.  Esto es lo que se expresa en el CRI, el índice de reproducción de color de una fuente de luz.

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