gestión de color simultánea de un software didáctico

GESTIÓN DE COLOR SIMULTÁNEA DE UN SOFTWARE DIDÁCTICO
CON TRES PANTALLAS DE VISUALIZACIÓN
F. Martínez-Verdú, V. Viqueira, D. de Fez y C. Illueca
Departamento Interuniversitario de Óptica, Universidad de Alicante
1. Introducción
El software CVD’1996 (Color Vision Demonstrations) de Hans Irtel [1] es un programa
didáctico sobre Colorimetría y Visión del Color que suele utilizarse tanto para demostraciones
en aula como en prácticas de laboratorio. Sin embargo, para que las presentaciones visuales
sean colorimétricamente correctas, es necesario antes caracterizar colorimétricamente la
pantalla de visualización. En el laboratorio, este dispositivo multimedia es habitualmente un
monitor CRT (Cathod Ray Tube). En principio, el archivo de configuración del programa
CVD, "CVD.X", exige datos colorimétricos de calibración según un modelo estándar de
caracterización para esta clase de dispositivos [2]. Este modelo, conocido genéricamente por
GOG (gain-offset-gamma), relaciona la luminancia relativa Lrk de cada canal-color (k = R, G,
B) y el nivel digital relativo correspondiente NDRk mediante una función de transferencia
electro-óptica de tipo potencial:
Lrk =
con
Lk
Lmáx k
= ( g k ⋅ NDRk + o k )
g k + ok = 1 y
γk
NDRk =
, k = R, G , B
ND k
(1)
2 bits − 1
Con estos datos fotométricos y los valores triestímulo Xk, Yk, Zk en cd/m2 de los
primarios RGB al máximo, las rutinas del programa CVD permiten, usando el modelo GOG
al completo, correlacionar correctamente el color visualizado con los datos digitales NDk de la
interfaz:
X 
R  X R
Y  = M
  
RGB → XYZ ⋅ G  =  YR
 
 Z 
 B   Z R
XG
YG
ZG
γ
X B   ( g R ⋅ NDRR + oR ) R 

γ 
YB  ⋅ ( gG ⋅ NDRG + oG ) G 
γ
Z B   ( g B ⋅ NDRB + oB ) B 
(2)
Sin embargo, cuando el programa CVD se usa en otros dispositivos de visualización,
como una pantalla LCD (Liquid Crystal Display) de un ordenador portátil, un proyector LCD
o una pantalla de plasma, la reproducción de los colores se pierde drásticamente: por ejemplo,
un gris anaranjado en el monitor CRT se ve más claro, saturado y verdoso proyectado en una
pantalla blanca usando un proyector LCD. Cuando esto ocurre en un aula, las demostraciones
preparadas para un tema determinado dejan de ser válidas, pero sí que pueden ser útiles para
analizar las causas de esta discrepancia visual y plantear inicialmente alguna solución.
2. Metodología y resultados preliminares
La raíz del problema anterior radica en que tenemos al menos tres pantallas de
visualización con tres espacios de color RGB diferentes: si configuramos mediante software
la misma terna digital RGB en cada pantalla, visualizaremos tres colores diferentes. Como el
programa CVD puede ejecutarse simultáneamente tantas veces como queramos, una solución
posible al problema es ejecutarlo de forma que el archivo de configuración "CVD.X" tenga
asignado los datos colorimétricos correspondientes de calibración según la pantalla de
visualización. Es decir, en el caso de manejar simultáneamente un monitor CRT y un
proyector LCD, habría que ejecutar dos CVDs, cada uno con su correspondiente archivo de
configuración. Si el ordenador-monitor CRT del profesor está sincronizado con el proyector
LCD de un aula informática, éste ejecutaría el CVD asociado al proyector LCD, pero los
alumnos ejecutarían en sus ordenadores respectivos el CVD asociado a su monitor CRT.
Con la ayuda, por tanto, de un tele-espectrocolorímetro Photo Research PR-650, se
realizaron las medidas necesarias para caracterizar colorimétricamente tres dispositivos de
visualización: un monitor CRT, una pantalla LCD y un proyector LCD. En la Figura 1 se
comparan las curvas de transferencia, notándose menor pendiente (γ) en el monitor CRT y en
el proyector LCD.
Figura 1: Curvas de transferencia electro-óptica de tres dispositivos de visualización: línea continua: proyector
LCD; línea discontinua: pantalla LCD; línea discontinua y doblemente punteada: monitor CRT.
Por otro lado, la comparación de la gama de colores reproducibles (Figura 2,
izquierda) pone de manifiesto, debido al canal azul B, las limitaciones de la pantalla LCD del
ordenador portátil frente el proyector LCD. A pesar de estas diferencias, un ejemplo muy
didáctico es la presentación simultánea en las tres pantallas de 3 colores metámeros (Figura 2,
derecha) tal que, en este ejemplo concreto de color acromático (X = Y = Z = 30 cd/m2), las
ternas digitales NDRGB son, respectivamente, (197,129,101), (41,38,35) y (156,145,155).
Figura 2: Izquierda: gama de colores reproducibles con las cromaticidades de los blancos (círculo: proyector
LCD; cuadrado: pantalla LCD; rombo: monitor CRT). Derecha: Espectros de emisión de tres metámeros tal que
se visualizan como un color acromático con X = Y = Z = 30 cd/m2: línea continua: proyector LCD; línea
discontinua: pantalla LCD; línea discontinua y doblemente punteada: monitor CRT.
3. Discusión y conclusiones
Siguiendo estos pasos se consigue evitar los problemas de reproducción de color al
manejar simultáneamente estos tres dispositivos de visualización en un aula. Aún así, existen
ciertos aspectos problemáticos en las pantallas tipo LCD [3] (falta de correlación estadística
con el modelo GOG, inconstancia de cromaticidad de los primarios RGB, etc) que no pueden
solucionarse directamente porque el programa CVD impide cambiar el modelo de
caracterización. Un estudio interesante paralelo a éste sería averiguar si los programas
profesionales de gestión del color tienen en cuenta o no un modelo distinto de caracterización
colorimétrica para cada tipo de pantalla (CRT, LCD y plasma).
Por otra parte, este procedimiento solamente consigue igualar el color psicofísico entre
varios dispositivos de visualización, pero no el color percibido o psicológico, el cual depende
del estado de adaptación luminosa y cromática del observador [4], que a su vez depende de la
iluminación ambiental y el tipo de blanco de cada pantalla de visualización. Otro estudio
interesante paralelo a éste sería la búsqueda de algún algoritmo o procedimiento para igualar
el color psicológico, o sea la apariencia del color, en las presentaciones multimedia didácticas,
científicas o comerciales con el software CVD o cualquier otro en distintas pantallas de
visualización (CRT, LCD y plasma).
Bibliografía
[1] H. Irtel, Color Vision Demonstrations, http://www.uni-mannheim.de/fakul/psycho/irtel/
cvd.html, 2003.
[2] R.S. Berns, Displays 16 (1995) 173.
[3] Y. Kwak, L.W. MacDonald, Proc. IS&T/SID Color Imaging Conf. 9 (2001), 355.
[4] CIE-Image Technology, http://www.colour.org, 2003.