La temperatura de color nos da idea precisamente del color dominante en la luz que ilumina una escena. Vamos a ver cómo se define y cómo se utiliza esa información.
- La luz y la visión humana
- ¿Cómo es la luz del Sol? ¿y la de una vela?
- Qué es la temperatura de color
- Temperatura de color de diversas fuentes de luz
- Luz cálida / Luz fría
- ¿Por qué es importante la temperatura de color?
La luz y la visión humana
Para entender conceptos relacionados con el color tenemos que comenzar hablando de la visión humana.
El color es una interpretación que hace el cerebro a partir de los estímulos que reciben las células fotosensibles de nuestros ojos.
El ojo humano tiene receptores (sensores) sensibles a diferentes longitudes de onda.
Los bastones son células muy sensibles que detectan la intensidad de luz pero no el color. El rango óptimo de longitudes de onda estaría centrado en lo que interpretamos como color verde, alrededor de los 500nm
Los conos son células mucho menos sensibles, que se han especializado para detectar tres rangos de longitudes de onda:
- Los conos K – ‘azules’ son sensibles en un rango alrededor de los 420-430nm
- Los conos M – ‘verdes’ son sensibles en un rango alrededor de los 530nm
- Los conos L – ‘rojos’ son más sensibles en el rango de los 570nm
Los rangos de sensibilidad están solapados, sobre todo los de los conos verdes y los rojos.
Por debajo de los 400nm estaría la radiación ultravioleta, que no podemos ver. Y lo mismo ocurre con la radiación infrarroja a partir de los 700nm.
El color que percibimos está directamente relacionado con la longitud de onda (dominante) de la luz que llega al ojo. Pero luego hay una parte muy importante de interpretación dentro del cerebro.
Además los humanos sólo podemos ver en color si hay mucha cantidad de luz. Cuando hay poca luz dejamos de distinguir los detalles de color y sólo tenemos la información que nos proporcionan los bastones (niveles de grises).
La evolución ha hecho que la visión humana esté optimizada para funcionar de día, con la luz del sol.
Esas condiciones de luz son la configuración base o la referencia para nuestro cerebro. Y ese tipo de luz es la que identificamos como luz blanca.
Ten en cuenta que la luz blanca no existe como algo físico. No hay fotones que tengan una longitud de onda que corresponda con el ‘color’ blanco.
Los blancos y los grises son interpretaciones que hace el cerebro cuando nuestros ojos ven una combinación más o menos equilibrada de colores del espectro visible, o al menos una cierta combinación de luz roja, verde y azul.
¿Cómo es la luz del Sol?
Si hemos dicho que la luz del Sol es la referencia para la visión humana, vamos a ver qué características tiene.
La luz del sol está formada por fotones de muchísimas longitudes de onda diferentes, formando un espectro de emisión continuo que se puede modelar como un espectro de emisión (radiación) de cuerpo negro.
La radiación de cuerpo negro es un concepto teórico que permite modelar matemáticamente cómo es la radiación electromagnética de cualquier objeto real.
Todos los objetos emiten radiación electromagnética.
Tu cuerpo emite radiación, tu perro, un plátano, una piedra… Todos estos objetos suelen emitir en la zona de los infrarrojos, radiación poco energética que nosotros no vemos pero sí podemos percibir como calor.
A medida que calentamos un objetivo (le añadimos energía de alguna forma) cada vez tendrá más temperatura y emitirá radiación más energética (longitudes de onda más cortas) hasta que llega un momento en que se pone al rojo vivo, luego pasaría al amarillo, blanco y azulado… dependiendo de la temperatura a la que está en cada momento.
El sol por ejemplo emite luz siguiendo una distribución muy similar a la de un cuerpo negro:
En el modelo de cuerpo negro hay una relación entre la temperatura del objeto y la longitud de onda donde se produce el máximo de emisión.
Por ejemplo, el Sol, cuya radiación coincide muy bien con la del cuerpo negro teórico, tiene una temperatura en su superficie de unos 5500-5700 K (Kelvin, medida de temperatura similar a los grados centígrados)
Para esa temperatura, la longitud de onda del pico de emisión estaría aproximadamente en los 500nm.
No es una sorpresa que el máximo se sitúe justo en el rango de la visión humana, ya que los ojos han evolucionado para adaptarse precisamente a ese máximo de emisión.
Ten en cuenta que en las gráficas anteriores los espectros de emisión del sol y los rangos de detección de los conos no están dibujados a escala. El espectro de emisión del sol es mucho más uniforme en el rango visible, se ha exagerado para enfatizar la relación del máximo de emisión con la longitud de onda para una determinada temperatura.
Esa temperatura del Sol (5700 K) es la que se toma como referencia para caracterizar la luz blanca, sin dominantes de otros colores.
¿Cómo es la luz de una lámpara incandescente o una vela?
Tanto la lámpara incandescente como la vela generan espectros de emisión continuos, que encajan bien con el modelo de emisión del cuerpo negro.
La bombilla incandescente tiene unas temperaturas de trabajo de entre 2000 y 3500 K.
Su máximo de emisión se sitúa en el infrarrojo, por encima de los 900nm, es decir, genera sobre todo calor.
La luz que emite la bombilla dentro del espectro visible es sólo un pequeño porcentaje de toda la energía emitida.
Y dentro de ese espectro visible por el ojo humano, la intensidad es ligeramente mayor en la zona de los rojos.
Ten en cuenta que el espectro es continuo dentro del rango de visión humano, es decir, todos los conos detectarán fotones de luz que vienen de la bombilla.
Pero la sensación será de luz con un tono amarillento o anaranjado.
La luz de una vela
Una vela, una antorcha, una hoguera… Los procesos de combustión normales (si no hay componentes químicos que generen dominantes específicas) también se comportan aproximadamente como un cuerpo negro.
La temperatura de combustión suele estar alrededor de los 1800K, que se corresponde con un máximo de emisión por encima de los 1600nm (infrarrojo)
Como ocurre con la bombilla incandescente, la luz que nos llega de una vela es básicamente un remanente de toda la energía que emite.
La luz proporcionada por la vela tendrá una componente más anaranjada.
¿Qué es la temperatura de color?
Ya hemos visto cómo se modela la luz del sol y la de una vela por ejemplo.
Imagina que tenemos un sol en miniatura al que le podemos ajustar la temperatura a nuestro antojo. Lo podemos enfriar o calentar más.
Si le bajamos la temperatura vemos que su máximo de emisión se desplaza hacia las longitudes de onda más largas. Y nuestra visión lo interpretaría como una luz un poco más ‘rojiza’.
Si le subimos la temperatura el máximo de emisión se desplaza hacia las longitudes de onda más cortas. Nuestra visión lo interpreta como una luz más ‘azulada’.
Bueno, pues en lugar de tener un sol a medida lo que tenemos son diferentes fuentes de luz naturales y artificiales.
Y esas fuentes de luz las podemos ‘modelar’ como si se trataran de un pequeño sol al que le hemos ajustado la temperatura.
En el caso de la vela y la bombilla incandescente realmente tenemos una temperatura física : la temperatura de combustión y la temperatura a la que el filamento emite luz y calor.
Pero para cualquier otra fuente de luz podemos hacer lo mismo.
Si nos dicen que una fuente de luz tiene una temperatura de color por encima de los 5000-6000K sabremos que tiene una componente más bien azulada.
Si nos dicen que la temperatura de color está por debajo sabremos que tendrá una componente más bien anaranjada.
Temperatura de color de diversas fuentes de luz
Todo eso está muy bien pero…
…¿qué pasa con el sol al anochecer o al atardecer?
El espectro de emisión del Sol es prácticamente invariante, no cambia. La temperatura en su superficie son los 5500-5700K y por lo tanto esa es su temperatura de color siempre.
Sin embargo, la luz que nos llega tiene que atravesar toda la atmósfera.
Cuando el sol está muy inclinado con respecto a la vertical, su luz tiene que atravesar más cantidad de atmósfera y también lo hace en un ángulo en el que se producen más efectos de dispersión: con las moléculas que forman parte de la atmósfera y con las partículas en suspensión (polvo, vapor de agua, etc.)
El resultado es que ciertas longitudes de onda sufren más atenuación que otras dependiendo del ángulo del sol con respecto a la vertical.
- En la hora azul son las componentes rojas las que más se atenúan
- En la hora dorada son las componentes azules las que se ven más atenuadas
El espectro resultante en esas situaciones no tiene nada que ver con el de un cuerpo negro, es decir, no se ha desplazado el máximo de emisión de la fuente.
Sin embargo, la tonalidad de la luz se asemeja a la que tendría un cuerpo negro emitiendo a esas otras temperaturas.
Por ejemplo:
- Para la hora azul la temperatura de color correspondiente estaría entre los 9000 y los 12000 K
- Para la hora dorada la temperatura de color estaría por debajo de los 3500K
Pero como puedes imaginar esas temperaturas de color no se corresponden con una temperatura física real: el cielo no comienza a arder, ni nos convertimos en una estrella, ni cambia la emisión del sol según da vueltas la Tierra.
Es simplemente una forma de caracterizar esa luz a partir de la luz ‘blanca’ normal del sol de mediodía.
¿Qué pasa con la luz en un día nublado?
La luz del sol que consigue atravesar las nubes sufre una atenuación mayor en toda la zona del infrarrojo.
Dentro del espectro visible, la luz combinada tendrá una componente más azulada.
Se puede modelar (como si fuera un cuerpo negro emitiendo) con una temperatura de color del orden de 6000-7000K
¿Y en las sombras?
En una zona a la sombra del sol no llega luz directa.
Se está más fresquito, por lo tanto la temperatura de color será más baja, ¿no?
Pues no. La luz que llega es luz indirecta por refracción de la atmósfera, difracción y luz rebotada de los objetos situados alrededor de esa zona.
En ese proceso se suelen atenuar más las longitudes de onda más largas, por lo tanto la luz tendrá una componente más azulada, que se puede modelar con una temperatura de color de unos 7000-8000K
¿Cómo es la luz que emiten los fluorescentes?
La luz que emiten los fluorescentes es terrible… al menos para su uso en fotografía.
Las lámparas fluorescentes emiten sólo en ciertas longitudes de onda que coinciden más o menos con las de los conos de nuestros ojos:
¿Qué interpreta nuestro cerebro?
Nuestro cerebro ‘ve’ que le llega una combinación equilibrada de azules, verdes y rojos… por lo tanto lo interpreta como luz blanca.
Pero fíjate que con respecto a una luz de espectro continuo como puede ser una bombilla incandescente, se pierden todos los matices de las longitudes de onda intermedias y sus posibles combinaciones.
No sólo eso.
Dependiendo de cada marca y modelo de fluorescente tendrá una combinación diferente de elementos químicos (que son los que generan los picos de emisión en el espectro)
En muchos casos se potencia especialmente la emisión en el verde, ya que son las longitudes de onda que generan más sensación de intensidad de luz.
Esa dominante verde no se puede modelar como si fuera la emisión de un cuerpo negro. La temperatura de color (basada en temperaturas reales de objetos físicos) no puede modelar una dominante verde, sólo puede modelar componentes hacia los rojos (amarillos, naranjas, rojos) y hacia los azules (celeste, azul, azul oscuro)
En cualquier caso para las lámparas fluorescentes también se indica su temperatura de color, la que correspondería si eliminamos esa dominante verde.
¿Cómo es la luz que emiten los LEDs?
Las lámparas LED originalmente tenían un espectro de emisión similar al de los fluorescentes:
Un pico en las longitudes de onda de los azules y varios picos en la zona de los verdes y rojos.
A medida que ha evolucionado la tecnología se han conseguido LEDs con espectros de emisión más aplanados, que cubren además casi todo el espectro visible de una forma continua.
Ten en cuenta que las lámparas LED para uso doméstico suelen tener un espectro de emisión más pobre.
Las lámparas LED para fotografía suelen tener un espectro de emisión más completo y más aplanado en todo el rango visible.
En general las lámparas LED se pueden caracterizar bastante bien con la temperatura de color.
Cada modelo puede tener su propia temperatura de color característica, indicada por el fabricante: 5700K, 3000K, 7000K…
¿Cómo es la luz del flash?
Dentro del rango visible la luz del flash suele tener un espectro de emisión continuo bastante plano.
Se modela con una temperatura similar a la de la luz blanca del sol: 5500-5700K
Luz cálida y luz fría
Como hemos visto, el color es una interpretación del cerebro.
Tiene una parte objetiva, física, relacionada con las longitudes de onda de la luz que reciben los ojos.
Pero la visión humana tiene una parte muy importante de interpretación, una parte subjetiva en la que intervienen sensaciones y emociones.
El fuego se asocia con calor, con un ambiente agradable (para nuestros antepasados, el interior de una cueva calentada por una hoguera, con respecto al frío del exterior) y ese ambiente tiene una luz amarillenta, anaranjada.
A la luz con temperaturas de color bajas se la denomina luz cálida: vela, hoguera, lámparas incandescentes, puesta de sol…
Por otra parte los tonos azulados se asocian con el color del hielo, con los días muy fríos.
A la luz con temperaturas de color altas se la denomina luz fría: días nublados, hora azul, focos y lámparas por encima de los 5000K…
La temperatura de color de una escena influye muchísimo en las sensaciones y en la interpretación de dicha escena por parte de la persona que la ve.
Esto se utiliza mucho tanto en fotografía como en vídeo para transmitir sensaciones o estados de ánimo.
¿Por qué es importante conocer la temperatura de color?
En fotografía y vídeo es muy importante conocer y aprovechar las características de la luz de la escena.
Por ejemplo, si queremos obtener imágenes con una alta fidelidad de color (fotografía de producto, moda, etc.) tendremos que usar fuentes de luz neutras o ajustar nuestra cámara para corregir posibles dominantes de color en la luz.
Lo mismo ocurre si hacemos retrato, para conseguir un tono de piel lo más natural posible, sin dominantes.
Si trabajamos en un entorno de luz artificial tendremos que saber qué tipo de fuentes de luz se están utilizando por si tenemos que ajustar o compensar en cámara.
En muchos casos nos encontramos con escenas iluminadas por diferentes fuentes de luz: incandescente + luz del sol, fluorescentes + flash… Esas situaciones son muy complicadas de resolver para evitar dominantes de color en el resultado final, pero si entendemos el origen podremos actuar e intentar minimizar los efectos no deseados.
También en muchos casos vamos a jugar con la tonalidad de la luz para crear un determinado ambiente y transmitir ciertas sensaciones: ambientes cálidos, agradables… o fríos, distantes.
Todo esto lo veremos en el artículo sobre balance de blancos.
