Kitabı oku: «El uso del color en los videojuegos»

1.1 El proceso de visión

Ver es una operación muy compleja en la que intervienen diferentes elementos. La luz es el primer elemento que entra en juego, el que inicia el proceso de la visión. La luz es emitida desde algún lugar, como una lámpara, el sol, una fogata, el abdomen de una luciérnaga, etc., y se propaga por el espacio. La luz entonces choca con los objetos que haya a su alrededor, iluminándolos, haciendo que cada superficie adquiera un brillo. Si la luz fuera el único elemento que interviene en el proceso, todos los objetos se verían iguales. Aparte de la forma o tamaño de los objetos, nos parecería que todos tienen la misma superficie, ya que la fuente luminosa en este ejemplo es la misma para todos. Pero no es así. Hay una característica que diferencia a los objetos entre sí y es su color. Cada objeto se nos aparece de un color diferente, propio. El segundo elemento a estudiar a la hora de entender el color son, pues, los objetos en sí mismos. Las características propias que hacen que se muestren ante nosotros de un color o de otro. Si estos dos elementos fueran los únicos necesarios, todos los seres vivos veríamos los colores, pero está demostrado científicamente que no es así. Solo el ser humano y unos pocos animales pueden ver en color, y estos no ven exactamente los mismos colores que nosotros. Así pues, el tercer elemento imprescindible para percibir el color es el ojo. No todos los ojos son iguales, por lo que la percepción del color tampoco lo será. El siguiente paso es entender el color. El lóbulo occipital del cerebro es el encargado del reconocimiento del color. La diferenciación entre colores, su interacción, los límites entre ellos son procesados en esta parte del cerebro, sin la cual no podríamos entender qué es lo que hay ante nosotros. Y aunque pueda parecer que este proceso es suficiente, no lo es. Este proceso sería similar al que puede realizar un ordenador con cámara y un algoritmo de reconocimiento de patrones. El ser humano va más allá y realiza un proceso más en la corteza cerebral: la interpretación del color. El reconocimiento consciente del color, la percepción y el juicio de la armonía y la belleza. Por último, el hombre es un ser social, que vive en comunidad. Esto también afecta a la percepción del color, que adquiere unos nombres u otros, que eleva a unos y desprecia a otros en función de lo que dicte su entorno social. Todos estos mecanismos son imprescindibles en la percepción del color. De todos ellos, los tres primeros son ampliamente conocidos por el hombre, y aunque se sigue profundizando en su conocimiento, son procesos muy conocidos y controlados. Los dos siguientes, sin embargo, se conocen muy por encima y aún queda mucho conocimiento por adquirir sobre su funcionamiento. Si bien se están realizando estudios, aún se está lejos de tener un conocimiento preciso. El último, el entorno social, está en constante evolución, cambiando con el paso del tiempo y las modas.

Luz

Cuando un cuerpo se calienta hasta una cierta temperatura, comienza a emitir luz. Esta luz es capaz de iniciar algunos procesos. Al chocar con objetos, los vuelve visibles y los calienta; al chocar con la retina, nos permite verlos; al chocar con las hojas de las plantas se realiza la fotosíntesis, y al chocar con nuestra piel (si proviene del sol), la oscurece y convierte la provitamina D en vitamina D.

Por todo esto se puede afirmar que la luz puede ser considerada una energía. En 1873 James Clerk Maxwell publicó un modelo matemático de la luz como un nuevo tipo de onda desconocida: la onda electromagnética. En 1887, Heinrich Hertz, tras haber previamente simplificado sus fórmulas, demostró de forma experimental que Maxwell tenía razón.

Una onda electromagnética es una onda que se genera por oscilación de campos eléctricos y magnéticos a la vez. Los dos campos se propagan de forma perpendicular entre ellos y perpendiculares a su vez a la dirección de la onda.

Esquema de la onda electromagnética

Longitud de onda

La longitud de onda, generalmente representada con la letra lambda (λ), es el espacio que recorre la onda durante un periodo de tiempo. Es la distancia que hay entre dos crestas y su correspondiente valle, lo que corresponde a una oscilación. La frecuencia es el número de oscilaciones por segundo que hace la onda, y el periodo es la duración de cada oscilación.

La longitud de onda define el tipo de onda que se está emitiendo. Esta longitud, que se mide en metros, puede ser desde millonésimas de centímetro hasta varios kilómetros. En orden de menor a mayor, están los rayos Gamma, inferiores a 10^-6 nanómetros; los rayos X, que miden alrededor de los 10^-2 metros; los rayos ultravioletas, que tienen unos 100 nanómetros; el espectro visible, el que puede percibir el ojo humano, que está entre 380 nanómetros y los 780 nanómetros; la luz infrarroja, situada alrededor de menos de 1 mm; las microondas, sobre 1 cm; y las ondas de radio, mayores de 100 metros, incluso kilómetros.

La amplitud de la onda define la intensidad de la luz, lo claro u oscuro que se percibirá el color, lo que se llama brillo o luminosidad. Viene definida por la distancia que hay entre su punto más alto, llamado cresta, y el más bajo, llamado valle.

Situación del espectro visible dentro de todo el rango electromagnético https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagnético

Pureza de la onda (saturación)

Además del color propiamente dicho, definido por la longitud de la onda y el brillo, definido por la amplitud de la onda, hay un tercer matiz del color, que es la saturación. La saturación se define como la pureza del color. Cuanto más puro es un color, se dice que está más saturado, y cuanto menos puro, más cercano al gris, se considera que está menos saturado.

Para entender qué es la pureza de color, hay que diferenciar entre estímulos cromáticos y estímulos acromáticos. El ojo humano puede percibir ondas luminosas de una determinada longitud y por tanto percibir colores concretos. Sin embargo, estos colores percibidos raramente proceden de una onda pura, con una única longitud de onda. Lo normal es percibir diferentes longitudes de onda mezcladas entre sí. Los colores definidos por una única longitud de onda son conocidos como colores espectrales. Son colores espectrales los que se pueden observar cuando la luz blanca se descompone al pasar por un prisma o los del arcoíris. Todos los demás colores que se pueden percibir son colores compuestos.

De aquí se puede deducir que la luz blanca es una luz compuesta, no espectral. Es un caso particular de luz compuesta, ya que al estar formada por todos los colores espectrales a la vez, las longitudes de onda de todos ellos se suman, formando la luz blanca, no un color. No es necesario usar todos los colores espectrales para hacer luz blanca. Hay otras combinaciones de colores espectrales que también producen luz blanca, como por ejemplo, cuando se mezclan los tres colores primarios (ver apartado 1.1). La luz blanca es pues un estímulo acromático, ya que no tiene un color concreto, sino que es la mezcla de todos, frente a los estímulos cromáticos, formados por colores compuestos que no dan luz blanca. A este factor, se le llama claridad.

La luz blanca es el estímulo acromático básico. A partir de él, se pueden obtener todos los grises, hasta la ausencia total de luz, que es el negro. Un color saturado, puro, es aquel altamente cromático, producido por una onda luminosa que está alejada de los estímulos acromáticos, es decir, del blanco o de cualquiera de sus matices de gris. Cuanto más blanco tenga un color, menos saturado será.

Los colores saturados están en el lado derecho del cuadro. Hacia la izquierda se le añade claridad (blanco), formándose los colores no saturados o insaturados. No se ha de confundir con la vertical, en la que se añade o quita brillo o luminosidad.

Los colores saturados están en el lado derecho del cuadro. Hacia la izquierda se le añade claridad (blanco), formándose los colores no saturados o insaturados. No se ha de confundir con la vertical, en la que se añade o quita brillo o luminosidad

Objeto

Cuando la luz blanca (se toma como referencia la luz del sol, la más común) llega hasta los objetos y choca con ellos, pueden ocurrir varias cosas. La onda luminosa puede ser absorbida por un objeto, de forma que no llega hasta el ojo, con lo que la persona percibirá que ese objeto es negro. La onda luminosa puede ser totalmente rebotada por un objeto, de forma que llegue completa al ojo, tal como se emitió, y lo percibirá como blanco. La onda luminosa puede ser absorbida en parte y rebotada en parte, de forma que el objeto se percibirá de un color concreto, dependiendo de qué longitud de onda esté rebotando.

Este es el motivo por el que un objeto blanco se mantiene más fresco (refleja una gran cantidad de energía que le llega) que un objeto negro, que se calienta más (absorbe la mayor parte de la energía que le llega).

Por otro lado, los objetos tienen una propiedad llamada albedo que indica el índice de luz que refleja. Este parámetro es independiente de la luz que el objeto recibe. Un valor de 1 (Albedo 1), cercano al 100 %, indica que el objeto refleja toda la luz que le llega, como el mármol blanco, una hoja de papel o una pieza de ropa blanca. Un parámetro de 0 (Albedo 0), cercano al 0 % indica que el objeto refleja poco o nada de la energía que le llega, como un grano de café tostado, el carbón o el azabache. Independientemente de la luz que les llegue, reflejarán mucha o poca. Es una propiedad particular de cada objeto. También influye el brillo de la superficie del objeto. Un objeto brillante posee un albedo mayor que uno mate.

Absorción de las ondas luminosas por la materia

Los objetos tienen otras propiedades que van a hacer que cambie la percepción de su color.

El brillo es la estimación que hace el cerebro de la cantidad de luz que refleja un objeto. El brillo puede ir desde un valor muy alto, y el objeto se mostrará resplandeciente, hasta un valor muy bajo, y el objeto se percibirá como mate.

La claridad es la estimación que hace el cerebro sobre la cantidad de luz que absorbe un objeto. La claridad puede ser muy alta y el objeto se percibirá como blanco, o baja y el objeto se percibirá como negro.

La estructura física de los objetos también puede influir en el color con el que se percibe. Es el caso de algunas mariposas y escarabajos, por ejemplo, que debido a la estructura de las escamas que cubren las alas o la estructura del caparazón, da lugar a colores tornasolados, es decir, colores que cambian según la posición desde la que se observa. También se puede observar este efecto en algunas telas. Otros ejemplos de afectación del color según la superficie son las irisaciones que se perciben cuando dos o más capas de aire o líquidas se deslizan entre ellas, como las pompas de jabón, el aceite derramado sobre un charco, el aire atrapado entre dos superficies de cristal o las capas de un DVD. En todos estos casos, la percepción del color del objeto no se debe a que absorba unas ondas y rechace otras, sino a procesos de reflexión y refracción en su superficie. El objeto en sí no tiene un color concreto, sino que cambia en función de su posición respecto al ojo y/o respecto al tiempo.

Ojo

El ojo es el órgano que permite la recepción del color. Los mamíferos ven en escala de grises, excepto los primates de origen africano (incluido el ser humano) que ven en color completo. Los primates de origen suramericano ven menos colores. Algunos animales también pueden percibir el color, pero solo unos pocos como insectos, peces y pájaros, y no todos en la misma forma que los humanos. Por ejemplo, el rango de longitudes de onda que pueden percibir las abejas y las hormigas está desplazado hacia los ultravioletas; así, pueden ver tonalidades en las flores que nosotros percibimos como blancas o acromáticas. Otro ejemplo serían las serpientes, que tienen un órgano entre los ojos y las fosas nasales capaces de percibir los infrarrojos, lo que les permite ver a sus víctimas en la oscuridad por el calor que desprenden.

El ojo humano recibe la luz a través del cristalino y esta llega hasta la retina, donde impacta en las células fotosensibles que llevarán la información recibida hasta el cerebro, que interpretará la información.

La retina contiene dos tipos de células fotosensibles, los conos y los bastones, cada uno de ellos con una función específica. Los conos y bastones no se hallan uniformemente repartidos por la retina. En la retina central, también llamada fóvea, se encuentra una concentración casi total de conos. Alrededor, en la retina intermedia, hay una concentración más o menos igual de conos y bastones. En la retina periférica hay una concentración casi total de bastones.

Cada ojo tiene aproximadamente 120 millones de bastones. Son células alargadas sensibles a las amplitudes pequeñas de la luz, es decir, son las encargadas de que llegue información al cerebro cuando las condiciones de luz son bajas, como en la noche o en lugares oscuros. Tienen una proteína llamada rodopsina, que les permite captar las longitudes de onda alrededor de los 500 nanómetros, es decir, los tonos verde azulados, aunque su labor es percibir el blanco, el negro y los tonos de gris. Al ser las células responsables de la visión periférica, en esta parte del ojo apenas se perciben colores, sino prácticamente solo tonos de gris.

Los conos son células con forma ligeramente cónica y mucho menos numerosos, unos 6 millones. Los hay de tres tipos, cada uno de ellos especializado en la recepción de una longitud de onda. Los conos L pueden percibir las longitudes de onda largas, de unos 700 nm, el color rojo, gracias al fotopigmento eritropsina. Los conos M perciben las longitudes de onda medias, de unos 530 nm, el color verde, gracias al fotopigmento cloropsina. Finalmente el tercer tipo de cono puede percibir las longitudes de onda pequeñas, de 430 nm, es decir el color azul, gracias al fotopigmento cianopsina. El ojo humano, en definitiva, solo percibe tres colores estructurales a nivel fisiológico. El resto de los millones de colores que puede percibir son colores compuestos por la suma de las diferentes proporciones de longitudes de onda que recibe cada tipo de cono y se forman en el cerebro, a nivel psicológico. Se da una mayor concentración de conos en el centro de la retina, por lo que la percepción del color es más intensa en la visión frontal que en la periférica. Los colores de los objetos que se visualizan en los extremos de la visión son más tenues y difusos. La concentración de conos en la fóvea hace que en la visión frontal se perciban todos los colores, incluyendo los grises. La concentración de conos en la retina intermedia, hace que en esta zona se puedan percibir azules y amarillos y sus derivados con claridad, pero no los demás colores. También se perciben los grises.

Cada cono está recubierto de un tipo diferente de rodopsina. La rodopsina se destruye al entrar en contacto con la luz que tiene una determinada longitud de onda. La rodopsina se vuelve a generar muy rápidamente, por lo que podemos percibir cambios de color de forma inmediata, sin ser conscientes de este proceso. La percepción del color en el ojo es, pues, un proceso físico-químico. El proceso de destrucción/regeneración de la rodopsina es rápido pero no instantáneo. Esto da lugar a procesos como la persistencia retiniana, colores que se mantienen durante un instante en la retina, lo que permite efectos como la percepción de la imagen en movimiento, típica del cine o la televisión. La observación de un color durante un periodo de tiempo prolongado da lugar a ilusiones ópticas. La mirada nunca es fija, sino que el ojo está saltando constantemente de un lugar a otro. Cuando forzamos al ojo a mirar fijamente a un color, la rodopsina es destruida por un tiempo más largo del habitual, lo que da lugar a un fenómeno de cansancio de los conos implicados. De este modo, dejan de percibir el color que les llega, enviando al cerebro la señal de que están percibiendo su complementario.

Otra ilusión óptica se da cuando, además de observar atentamente una escena, hay un gran detalle y está compuesta por colores complementarios. El fenómeno del agotamiento de los conos se realiza en las dos direcciones, dejando de ver un color para enviar al cerebro la señal de su complementario en los dos (o más) colores que se muestran en la escena, creando una falsa sensación de movimiento.

Si se observa atentamente durante unos 20 segundos el círculo azul, y después se centra la mirada en la cruz central, el cerebro interpretará que se está mirando a un círculo amarillo (el complementario del azul). El mismo proceso, pero a la inversa, ocurrirá si observamos atentamente el círculo amarillo

Las ilusiones ópticas que implican sensación de movimiento están compuestas por colores complementarios

Este tipo de efectos, que en la vida diaria son anecdóticos y difíciles de ver salvo en publicidad o en diseño editorial, pueden resultar un problema en videojuegos, donde los jugadores pasan mucho tiempo mirando una escena en un espacio relativamente pequeño o mirando fijamente a un personaje que se desplaza por la pantalla.

Cerebro

Los procesos psicológicos que llevan a la percepción del color son hoy en día bastante desconocidos, aunque se están realizando avances significativos en este ámbito. No obstante, dado que la información que se encuentra en revistas especializadas es de carácter científico, escapa al alcance de este libro, por lo que no se profundizará en este aspecto.

Si se mira fijo a Pikachu durante demasiado tiempo, se acabarán viendo pikachus azules flotando delante de nuestra mirada durante unos instantes. Pokemon: Let’s go Pikachu!/Let’s go Eevee! (2018). Copyright Nintendo

1.2 Clasificación
Mezcla aditiva

Se produce cuando dos o más longitudes de onda interaccionan, sumándose. Para crear luz blanca, no hace falta mezclar todos los colores. La luz blanca se puede crear a partir de tres colores básicos del sistema CIE, que son el rojo (700 nm), el verde (546,1 nm) y el azul (435,8 nm). Se les llama colores primarios aditivos. Los colores primarios aditivos son aquellos que no pueden ser creados a partir de la mezcla de otras longitudes de onda y que juntos dan la luz blanca.

Los colores primarios aditivos, al mezclarse dos a dos, crean los colores secundarios, que son:

Rojo + verde = amarillo

Verde + azul = cian

Azul + rojo = magenta

Cuando un primario se mezcla con otro primario, aunque la proporción de uno y otro sea muy desigual, es decir, aunque haya una gran cantidad de uno y muy poca del otro, ya es un color secundario. Por ejemplo, si a una gran cantidad de azul se le añade una pequeña parte de amarillo, se convierte en verde. Es un verde muy azulado, y se le podrá dar diversos nombres según la industria (textil, editorial, etc.) donde se aplique, pero al no ser un azul puro, a todos los efectos es verde.

Hay dos tipos de mezcla aditiva:

Mezcla aditiva simultánea. Esta es la mezcla que se da cuando dos o más fuentes luminosas que están en el mismo momento y lugar se mezclan, sumando sus longitudes de onda. Es el ejemplo de uso de focos de colores en teatro o cine, y en general la que se produce al usar fuentes de luz coloreadas. Así, si se proyecta una luz roja sobre un plano blanco y al mismo tiempo una luz verde sobre ese mismo plano, se obtendrá una luz amarilla. La cantidad de luz que llega al ojo es la suma de las fuentes que la producen.

Mezcla aditiva sucesiva. Es la mezcla que se produce cuando un objeto (una peonza, un disco, etc.) contiene más de un color y gira a una cierta velocidad. Si gira despacio, primero llega un color al ojo, y luego el otro, percibiéndose ambos. Si gira más deprisa, la sensación de un color llegará antes de que se borre la sensación del anterior, por lo que se superponen y se perciben ambos, dada la persistencia retiniana. Si hacemos rodar una peonza que tenga cada mitad pintada como en el ejemplo anterior, obtendremos el mismo resultado. La cantidad de luz que llega al ojo es la media de las fuentes que la producen.

En este diagrama se pueden observar los tres colores primarios luz y sus mezclas. En el centro, la mezcla de los tres, que es luz blanca

Cada vez más videojuegos aprovechan la potencia de los motores de render para simular efectos más realistas. Sin embargo no siempre es así. Conviene saber cómo interactúan los colores luz entre ellos para que se ajusten a la realidad y las fuentes luminosas de color no se limiten a teñir de ese color el entorno, sino que den efectos de luz realistas Xenowerk (2015) Copyright Pixelbite Games

Mezcla sustractiva

Se produce cuando las longitudes de onda, al interactuar entre ellas, se restan. Al restarse las longitudes de onda, el tono se oscurece hasta llegar a la ausencia de luz: el negro. La ausencia de luz se consigue a partir de tres colores básicos. Tres colores que no pueden ser producidos por la mezcla de otros. Estos colores son los llamados primarios. En general la mezcla sustractiva se produce cuando hablamos de colores físicos, de pigmentos. Aunque cuando se mezclan colores físicos (pigmentos) y colores luz (luces, filtros de colores) también se produce la mezcla sustractiva.

Sonic The Hedgehog (1991) no cambia de color al girar, pero debería hacerlo Copyright Sega

Cuando se habla de pigmentos en imprentas, estos colores son el magenta (400 nm), el cian (490 nm) y el amarillo (600 nm). La mezcla de cada pareja de primarios da los colores secundarios:

Magenta + cian = azul

Cian + amarilo = verde

Amarillo + Magenta = rojo

Realmente esto no es del todo cierto. La mezcla de estos tres colores no da como resultado negro, sino un marrón oscuro poco atractivo. Por eso en imprentas se une un cuarto componente que es la tinta negra. De aquí surge la terminología CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key) que se puede ver en los editores de gráficos.

Cuando se habla de colores pigmentos en el arte, no en la imprenta, los colores primarios que se usan habitualmente son el rojo, el azul y el amarillo, dando como consecuencia los secundarios:

Rojo + amarillo = naranja

Amarillo + azul = verde

Azul + rojo = violeta

Al mezclar un color secundario con un primario o un secundario, se producen los colores terciarios. Los colores terciarios son aquellos colores terrosos, marrones, caquis, rojos y azules sucios, oscuros y, en general, más cercanos al gris que a los primarios de los que provienen. Mezclar dos terciarios dará como resultado un color sucio, cercano al marrón o gris oscuro. En teoría debería producirse el negro, pero raramente se tendrán colores con una longitud de onda tan exacta y tan pura como para que resulte negro.

En este diagrama se pueden observar los tres colores primarios pigmentos y sus mezclas. En el centro, la mezcla de los tres produce el color negro

Se puede observar que los colores primarios luz coinciden con los colores secundarios de imprenta y viceversa, los colores primarios de imprenta son los colores secundarios luz.

La mezcla sustractiva se puede lograr de cuatro maneras:

• Mezclando pigmentos: la más habitual, la que se da entre pigmentos, ya sean pinturas sintéticas, óleo, acuarelas, etc.

• Visualizando pigmentos bajo un filtro de color: si se mira a través de un filtro de color, las ondas luminosas del color del filtro se restarán con las de los objetos que se visualicen a través de él. Así, dependiendo del color del filtro y del objeto, podrá verse cómo se mezclan los colores con las combinaciones que se dan con mezclas sustractivas. En caso de que el filtro de color y el objeto de fondo tengan colores opuestos en el círculo cromático (colores complementarios), se verá negro.

• Visualizando pigmentos a los que se le aplica una fuente luminosa coloreada: si se ilumina una escena con luces de colores (un foco, una linterna, etc.), las ondas luminosas se restarán. Como en el caso anterior, si los colores son complementarios, los objetos parecerán negros.

• Superponiendo filtros coloreados sobre un fondo blanco: si visualizamos una pared blanca a través de un filtro de color, las ondas luminosas se restarán. El blanco contiene todas las ondas luminosas, de forma que al pasar a través de los filtros hasta la retina, pierde las ondas luminosas que no dejan pasar el filtro. Si se superponen más filtros, se irán perdiendo paulatinamente el resto de ondas hasta no llegar ninguna y ver negro.

Mezcla partitiva

Los tipos de mezclas anteriores son mezclas que se producen en el ámbito físico. Ya sea por la suma o la resta de las ondas luminosas, estas son modificadas antes de llegar a los ojos. Sin embargo hay otra posibilidad, y es que esta mezcla no sea real, sino que sea perceptiva, es decir, que el cerebro interprete que hay colores donde realmente no los hay.

La mezcla partitiva es aquella en la que hay dos o más colores contiguos y de un tamaño tan pequeño o a tal distancia que el ojo humano no tiene capacidad para visualizarlos por separado, de forma que junta sus longitudes de onda en forma sustractiva. La mezcla partitiva es un caso particular de la mezcla sustractiva, producida en la percepción.

La mezcla partitiva es ampliamente usada en la actualidad, ya que es el modo en que se forman los colores en la mayoría de los objetos impresos y en la totalidad de las pantallas electrónicas.

En la imprenta se emplea el sistema conocido como cuatricromía. No se imprimen puntos de cada color que existe, ya que sería inviable dado la gran cantidad de tintas diferentes que se tendría que tener, pues harían falta cientos de miles de colores diferentes para poder imprimir una fotografía. En lugar de esto, se imprimen solo cuatro colores: el cian, el magenta, el amarillo y el negro. Para imprimir una fotografía, primero se imprime la componente cian de ese color, después la componente magenta, después la componente amarilla y finalmente la componente negra. Cada pasada de tinta no se hace de forma plana, cubriendo toda la hoja, sino que se hace en forma de trama de círculos. La trama de cada color tiene una inclinación diferente C=75°, M=105°, Y=9°, K=45°, de forma que nunca se superponen totalmente. Los ángulos del amarillo y el cian pueden intercambiarse de ser necesario. Además, cada círculo de la trama puede tener un diámetro diferente para poder construir más matices de color. La suma de las cuatro tramas hace que el cerebro interprete los miles de colores que cree estar viendo.

En la imagen se puede apreciar cómo se imprimirían tres colores no primarios por la diferente proporción de cada uno de los primarios

Copyright https://photography.tutsplus.com

Si se quisiera imprimir esta imagen de Super Mario Odyssey (2017) en una revista...

Copyright Nintendo

...se tendrían que crear cuatro fotolitos (acetato transparente que es el que dice a la máquina cuánto color ha de proporcionar a la imagen). Cada uno de los fotolitos, tendría el siguiente aspecto:

De izquierda a derecha y de arriba a abajo: aspecto del fotolito cian, magenta, amarillo y negro de la imagen. Copyright Nintendo

Cuanto más negro aparezca en cada fotolito, más densidad de puntos hay, con lo que habrá más tinta de ese color. Cuanto más blanco sea el fotolito, menos influirá en el color final. El fotolito negro se usa solo para reforzar el tono negro en caso de ser necesario.

Ampliando la imagen, y dependiendo de la resolución de la impresión, el aspecto que se vería sería el de la imagen:

Aspecto que presenta la trama de los fotolitos.

Copyright Nintendo

La mezcla partitiva es la que se usaba en los juegos de los noventa, cuando la capacidad gráfica de ordenadores y consolas era muy limitada y se tenían que simular más colores de los que se podían pintar por pantalla. El reducido número de colores imposibilitaba la realización de degradados, por lo que no era posible simular volúmenes, así como pliegues, brillos, reflejos y otros efectos. Las posibilidades de crear una escena mínimamente realista eran escasas. Sin embargo, usando las propiedades de la mezcla partitiva este problema quedaba en parte solucionado. El uso de unos pocos colores colocados estratégicamente hacía que la percepción humana hiciera el resto del trabajo. Si bien la imagen no podía ser realista, los acabados eran suficientemente buenos como para que el jugador pudiera sentirse inmerso en el juego.

Esta imagen de Street Fighter II (1991) puede parecer que tiene muchos colores, necesarios para crear degradados que simulan suavizados creíbles a la vista. Sin embargo, es una imagen de 8 bits que tiene solo 192 colores en un solo canal indexado.

Street Fighter II (1991). Canal indexado (izquierda), imagen de la paleta de color (derecha). Copyright Capcom

Hoy en día, cuando los ordenadores y consolas pueden reproducir sin problemas millones de colores, esta técnica no es necesaria. Sin embargo, una nueva corriente de diseño nostálgico ha hecho resurgir este tipo de diseños y es fácil encontrar juegos actuales que o bien están creados en 8 bits o bien simulan estar creados en 8 bits, aunque realmente estén hechos en 24 bits, y por lo tanto pueden contener millones de colores, aunque visualmente se muestren pixelados y solo se muestren unos pocos colores.

Para crear imágenes de 8 bits se ha de realizar un indexado de la imagen. Indexar una imagen es dejar un solo canal de color en la imagen. Este canal tendrá 8 bits, por lo que solo podrá contener 256 colores como máximo. A partir de una imagen dada, se crea una biblioteca de un máximo de 256 colores que será asignada a este canal, de forma que la imagen solo puede contener estos colores. Si un degradado es muy suave y necesita más colores de los que hay en la paleta, se usarán los colores más parecidos a los necesarios, creando una mezcla partitiva que simulará la suavidad requerida.

El modo de color indexado es un modo en sí mismo, y como tal, aparece en programas como Photoshop, junto a otros modos como RGB o CMYK.

Esta misma técnica es la que se usa en impresoras caseras. En las impresoras actuales se puede producir una mezcla de los colores de forma más realista, pero en las primeras que salieron al mercado, únicamente capaces de crear puntos de color sin demasiada resolución, el efecto era mucho más evidente.

La mezcla partitiva también posibilitó jugar online cuando el ancho de banda era muy escaso al tener que enviar desde los servidores hasta los ordenadores o consolas muchos menos colores de los que los usuarios percibían.

Colores estructurales

Un tercer tipo de percepción del color no se debe a la acción de las ondas luminosas directamente sobre la retina o a la mezcla de ellas por el sistema perceptivo. Los colores estructurales son aquellos que se producen por la interacción de las longitudes de onda con la materia que las emite. Los colores estructurales se producen cuando la estructura física del objeto interfiere en la emisión de los colores, creando efectos que los colores por sí mismos no pueden crear. Es el caso de los colores de las pompas de jabón, de las manchas de aceite, de los DVD, y también de las alas de pájaros, mariposas y escarabajos, de perlas y ópalos, de terciopelos y otras telas irisadas.

Estos efectos, conocidos como irisación o tornasolado, se producen dada la naturaleza ondulatoria de la luz. Estos efectos fueron estudiados por Young y Fresnel a principios del siglo XX. Las diferentes ondas, al chocar unas con otras dada la estructura física irregular del objeto que las emite, interfieren unas con otras mezclando sus crestas con sus valles. Cuando las crestas de dos ondas coinciden, se produce una interferencia constructiva, se suman y crean un nuevo color. Cuando los valles de dos ondas coinciden, se restan, creando una interferencia destructiva, anulándose. Así, cuando se crea una finísima capa de aire o líquido entre agua y aceite, entre capas de agua jabonosa, o entre dos cristales que están muy juntos, se producen estas interferencias, creando estos efectos irisados.

Simular esto en una imagen creada por ordenador es muy difícil, si no imposible. Por ello no es un efecto que se vea en videojuegos. Al menos en los clásicos. Son los modernos motores de render y las potentes tarjetas gráficas actuales las que están posibilitando la inclusión de estos efectos.

Color real y óptico

Se llama color real al color verdadero, aquel que es emitido por un objeto. El color óptico, por el contrario, es el color que percibe el cerebro, generalmente influido por todos los colores que tiene alrededor. La percepción de un color real es pues casi imposible, ya que en el campo visual existen multitud de colores al mismo tiempo y el ojo no tiene la capacidad de pararse sobre uno, sino que salta continuamente de un lado a otro. Los pintores clásicos, para cerciorarse de que pintaban con el color que querían, miraban por un tubo estrecho pintado de negro por dentro, de forma que se aseguraban de no verse influidos por el entorno. Dentro del color óptico, se encuentran diferentes categorías:

Contraste sucesivo. Es el que se produce cuando se mira un color durante un tiempo y después se mira un espacio en blanco. Por la saturación de la rodopsina de ese tono, el cerebro percibirá que se está visualizando su complementario. (ver ejemplo en la página 32)

Contraste simultáneo. Se produce cuando se visualiza un color dentro de un contexto. Un mismo color, rodeado de dos diferentes, se percibirá como dos diferentes.

Los dos rectángulos centrales tienen el mismo color. Sin embargo, el de la izquierda parece más luminoso que el de la derecha, ya que están influidos por el color que tienen alrededor

Efectos de la luz

Las ondas luminosas pueden presentar otros efectos muy comunes en la naturaleza, pero no por ello menos sorprendentes. Se pueden destacar:

Fluorescencia. La fluorescencia se produce cuando las radiaciones ultravioletas o infrarrojas son devueltas al espectro visible. Es decir, cuando se ilumina con una luz ultravioleta una superficie que contiene partículas de flúor (el detergente de la ropa o la pasta dentífrica contienen flúor que dejan en ropa o dientes al usarse).

Fosforescencia. Se produce cuando las ondas electromagnéticas excitan los átomos de la materia con propiedades fosforescentes, excitando a los electrones de los átomos que cambian de órbita, produciendo energía que se traduce en luz. En otras materias no se produce este cambio o los electrones vuelven en milésimas de segundo a su estado original (como en los materiales fluorescentes), pero en este caso pasan a un estado metaestable, es decir, pasan un tiempo indeterminado (depende de la materia) excitados, produciendo luz, hasta que vuelven a su estado original.

Reflexión catóptrica. Se produce cuando la superficie contiene unas microesferas que devuelven la luz en la misma dirección en que ha sido emitida. Es el efecto que se observa en los ojos de algunos animales o en las señales de tráfico.

La simulación de estos efectos en tiempo real es extremadamente compleja a día de hoy, por lo que se han de simular. Ser conscientes de cómo funcionan estos efectos puede ayudar a realizar una mejor simulación y, por tanto, se puede dotar a la escena de un mayor realismo.

1.3 Características
Tono

El tono es un atributo del color que define el color en sí mismo. Se le llama tono al color que procesa la retina tras rebotar en un objeto dado. El tono es lo que se nombra como rojo, verde, amarillo, etc. Generalmente se usa la palabra color como sinónimo de tono.

El tono es un atributo de cromaticidad, ya que variando este parámetro, cambia el color que se percibe.

El tono se suele representar sobre un círculo, ya que la variación que se produce entre cada uno de ellos es cíclica. Así, para definir un tono concreto se puede usar un número de ángulo. Los programas de Adobe le asignan al rojo puro el ángulo 0°, así como el 360°. Al resto de colores le asigna un número de ángulo diferente. Aunque esta distribución es arbitraria, será la que se use en este libro para simplificar la terminología.

Representación en línea recta del círculo cromático

Este es el círculo cromático, representado en una barra. En los extremos se encuentra el tono rojo que corresponde al ángulo 0° (abajo) y al 360° (arriba). El ángulo 180°, marcado en el centro, corresponde al cian.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta distribución, repartida en el círculo cromático, también de Adobe, queda como en la imagen inferior.

Es decir, no hay correspondencia entre la distribución de la barra recta, donde los colores están representados de forma aparentemente equidistante y la distribución en el círculo, que corresponde a una distribución de su perfil de color AdobeRGB.

Círculo cromático de Adobe.

Copyright Adobe

Reparto de los diferentes colores en el círculo cromático

Brillo, luminosidad, claridad

El brillo, luminosidad o claridad (se usarán estos términos como sinónimos) de un color define lo cerca o lo lejos que se encuentra del blanco o del negro. Un color, para una cantidad de color dada (para una saturación dada) puede tener una cantidad de blanco o de negro que haga que parezca luminoso o apagado. Los extremos son el blanco y el negro. Cualquier color con una máxima cantidad de luz será completamente blanco y con la mínima cantidad de luz será negro. Así pues, el blanco y el negro no se pueden considerar colores, ya que representan la total presencia de la luz o su total ausencia. En cualquiera de los casos, sus componentes rojo, verde y azul se encuentran en igual cantidad, no pudiendo hablar de ningún color en concreto. Hablar de color blanco o color negro es un error muy común que hay que evitar.

El brillo no es un atributo de cromaticidad, ya que variando este parámetro, no cambia el color que se percibe, solo cambia lo claro o lo oscuro que es.

Luminosidad alta

Cuando los colores tienen un componente de blanco alto, la sensación que producen es que están bien iluminados. En escenas de día o interiores bien iluminados, los colores tenderán a estar más cerca de los blancos que de los negros.

Luz directa o dura

Cuando una fuente luminosa (el sol, una lámpara, etc.) ilumina directamente una escena, esta tendrá bordes bien definidos, colores saturados, colmado de contrastes marcados. Dará la sensación de que el aire está limpio, ya sea un exterior o un interior.

Un caso especial sería la luz rasante de un amanecer o un atardecer, o de una fuente luminosa que estuviera a ras del suelo. En este caso, los contrastes serían aún más exagerados, la escena estaría muy iluminada y, sin embargo, habría muchos tonos oscuros.

Representación de luminosidad alta con luz directa o dura

Luz indirecta o blanda

Cuando está nublado, o cuando usamos una mampara para cubrir una bombilla, la luz se vuelve difusa. La escena entonces tendrá bordes poco definidos, colores menos saturados, contrastes muy suaves que casi habría que llamar armonías. Las sombras son difusas. La sensación en estas escenas es que la atmósfera no está limpia, incluso que hay niebla o humo.

Representación de luminosidad alta con luz indirecta o blanda

Luminosidad baja

Las escenas con luminosidad baja son aquellas que representan escenas nocturnas o interiores poco iluminados. En estos casos, los colores estarán más cerca de los negros.

Representación de luminosidad baja con luz directa o dura

Luz directa o dura

Aun habiendo poca luz, los contrastes pueden estar bien definidos. En una escena nocturna con el aire limpio, se podrán encontrar objetos definidos, aunque tengan poco volumen dado que el número de tonos diferentes será mucho menor que en una escena bien iluminada. La luz de la luna en alguno de sus cuartos o la luz rebotada de una lámpara, permitirán ver poco detalle, pero aun así los contornos estarán algo marcados.

Luz indirecta o blanda

Si además de haber poca luz, esta es difusa, como la que veríamos en una escena de niebla o con el aire enrarecido, los objetos perderán todo su contorno. La poca luz se fundirá con los bordes de los objetos, dando un aspecto fantasmal. Se tendrán más matices que con la luz dura, pero aun así será complicado percibir bien el volumen.

Las escalas de luminosidad pueden ser de cuatro tipos:

Una escala de color que fuese del blanco al negro se consigue al moverse en el cuadro de matices del color desde la esquina superior izquierda por la diagonal, hacia la derecha. Así, a la vez que se disminuye la luminosidad, se aumenta la saturación. De otro modo, se obtendría una escala de grises, sin ningún color.

En el caso de estar interesados en no tocar el nivel de brillo, se obtendría una escala de color altamente luminosa a la cual habría que bajar la saturación. De este modo se pasaría de un color saturado, en la esquina superior derecha, hasta el blanco en la esquina superior izquierda.

Para tener una escala de un color cualquiera hasta el negro, se produce el caso contrario. Se ha de mantener invariable la saturación y se ha de bajar el nivel de luminosidad.

En el caso de que se quiera tener una escala de un color hacia el negro, pero también interese bajar la luminosidad, se pueden bajar ambos parámetros, brillo y saturación, obteniendo una paleta de color menos intensa, que permite crear espacios con más volumen, escenas con elementos que aparenten estar más lejanos.

Representación de luminosidad baja con luz indirecta o blanda

Escala de blanco a negro disminuyendo la luminosidad y aumentando la saturación

Escala de color con una luminosidad alta, aumentando progresivamente la saturación

Escala de color de un color saturado muy luminoso a nada luminoso

Saturación

La saturación se define como la cantidad, fuerza o pureza de color que tiene un tono. Cuanto más intenso, más puro es ese color, más saturado se dirá que está. Por el contrario, cuanto menos cantidad de color, o sea, cuanto más cerca del gris esté, se dirá que está poco saturado o desaturado.

La saturación también es un atributo de cromaticidad, ya que variando este parámetro cambia el color que se percibe.

En la naturaleza, la saturación alta es indicativo de vida, de frescura, de madurez. Los colores saturados son los más llamativos. Así, la fruta madura presenta colores saturados. Las naranjas, las fresas, los kiwis, etc., cuando están en su plenitud de madurez presentan colores intensos, saturados. Las flores y los animales, en el momento en que buscan reproducirse, muestran sus colores más saturados. Pero también el cielo azul, los árboles verdes, las piedras preciosas más valiosas, todos muestran su belleza saturando al máximo sus colores. La saturación simboliza pues, la vida, la riqueza, el lujo.

Escala de un color sin saturación ni brillo a uno totalmente saturado y brillante

A su vez, en la naturaleza, la baja saturación es indicativo de senectud, de podredumbre, de muerte. Todo lo orgánico se desatura al perder sus propiedades. La fruta, las flores y el plumaje pierden su esplendor, esto es, su saturación. En los días de tormenta el cielo muestra un azul grisáceo, las hojas de los árboles pierden su verde intenso y lo cambian por verdes sin vida. Las ropas de los reyes y la corte tienen colores saturados, y cuando se produce el cambio de la sociedad feudal a la industrial, en el XIX, los hombres que ejercen el poder eliminan los colores saturados de su ropa por otra de color gris. Se pasa de una imagen de opulencia a una de austeridad no solo mediante el comportamiento, sino también mediante el color. Los colores poco saturados son en la mente humana sinónimos de seriedad, de pobreza, de muerte.

Así, el uso de la saturación ha de servir para recrear el ambiente que sea necesario en el videojuego. Los juegos casual, sobre todo en plataformas móviles, pero también los de PC o consola, se hacen siempre con colores muy saturados, reforzando la idea de divertimento y positivismo. Un juego con colores saturados está diseñado para jugar en periodos cortos de tiempo. Los juegos con guiones elaborados suelen tener colores poco saturados, más grisáceos cuanto más profundo sea el argumento. Un juego de larga duración tendrá, en general, colores menos saturados. Los juegos de aventuras tendrán colores más saturados que los juegos donde haya algún tipo de reflexión sobre la condición humana.

En el juego The Witness (2016), un juego de puzles, los bosques están representados con verdes muy saturados, tanto que las escenas no son nada naturales. El juego quiere introducirnos en un entorno artificial, de una belleza exagerada, tanto como lo es el argumento del juego. El color nos traslada a un mundo onírico e intensifica la idea de extrañeza y desazón que produce el no saber qué ha sucedido en la isla.

En los juegos de aventuras, como Uncharted 4: El desenlace del ladrón (2016), los colores de la selva tienen un nivel de saturación más o menos similar a los del mundo real, dando también la imagen de fuerza, vigor, urgencia y grandilocuencia que el guion requiere, pero a la vez manteniendo un punto de realidad. Si bien las escenas son un poco más saturadas que en el mundo real, se intenta simular que lo que se ve podría existir.

The Witness (2016). Copyright Thekla, Inc

Uncharted 4 (2016). Copyright Naughty Dog

En juegos donde se quiere crear una atmósfera de misterio, como en The Vanishing of Ethan Carter (2014), los colores son mucho menos saturados que en la realidad. Eliminar fuerza al color hace que la escena se perciba como más trágica, misteriosa, incluso fúnebre. Es más fácil darnos un susto en una escena con colores poco saturados que en una con colores saturados.

En los programas de edición de imágenes podemos identificar la saturación del color mediante su disposición en la horizontal. La saturación de un color se mide en porcentaje (%). Un color completamente saturado, esto es, en su plenitud de color, tendrá una saturación del 100 %. Por el contrario, un color que esté completamente desaturado, es decir, que haya perdido completamente su pureza, convirtiéndose en gris, tendrá un 0 % de saturación. En el cuadro X siguiente puede ver una muestra de colores que van desde el tono puro, 100 % saturado, hasta un gris medio, con un 0 % de saturación.

The Vanishing of Ethan Carter (2014). Copyright The Astronauts

Para mantener ese tono de gris medio se ha de alterar también el nivel de brillo de manera proporcional para llegar a la mitad de la vertical izquierda del cuadro. Con otros valores de brillo, se llegará hasta colores desaturados que tienden al blanco o al negro.

La desaturación de un color en la mezcla aditiva se realiza igualando los tres canales de color, rojo, verde y azul, de forma que cada canal aporta la misma cantidad de luz a cada píxel de la imagen, de manera que no predomina ninguno de ellos, mostrando entonces un tono de gris, tal como se puede observar en esta imagen de Assassin’s Creed IV: Black Flag (2013).

Escala de colores que van desde el tono puro, 100% saturado, hasta un gris medio, con un 0% de saturación

Imágenes de Assassin’s Creed IV: Black Flag. Copyright Ubisoft (2013) con los tres canales activos: canal rojo, verde y azul respectivamente

Assassin’s Creed IV: Black Flag (2013) con los colores desaturados. Cada canal, rojo, verde, azul, está desaturado. Copyright Ubisoft

Temperatura del color

La temperatura del color es una característica subjetiva que se basa en la relación que establece el cerebro con un color y su sensación térmica más habitual. Así, los rojos, amarillos y naranjas son colores que el cerebro asocia al sol, el fuego, la arena de la playa, pero también a conceptos aprendidos como el amor, la pasión, la fuerza, el movimiento, etc. Del mismo modo, los violetas, los azules y algunos verdes, el cerebro los asocia al hielo, al metal, a la noche, y también a lo débil, la introspección, la calma, la muerte.

Hay colores que están en la zona de transición, como algunos violetas y algunos verdes. Dependiendo de la proporción de azul y de rojo que tengan los violetas, y dependiendo de la proporción de azul y amarillo que tengan los verdes, estos estarán más cerca de la zona cálida o de la zona fría. Pero no solo eso. También van a cambiar su sensación térmica dependiendo de qué colores tengan cerca. Así, podrán parecer más cálidos o más fríos dependiendo del contexto en que se encuentren.

La temperatura subjetiva del color no se debe confundir con la temperatura del color de la luz. La temperatura del color de la luz es una característica de la luz que tiende a ser más rojiza o más azulada dependiendo de la longitud de onda que emita. Se expresa en grados Kelvin ya que el color emitido se compara con el que emitiría un objeto negro calentado a una temperatura determinada. Se denominan colores cálidos aquellos que tienen una temperatura de color baja, de menos de 6000 K, y se denominan fríos aquellos que tienen una temperatura de más de 6000 K.

Cuando en este libro se habla de temperatura de color, se está refiriendo a la percepción subjetiva de la sensación de calor (rojos, naranjas, amarillos) y frío (violetas, azules, verdes).

En Horizon Zero Dawn (2017) utilizan la temperatura del color para diferenciar los dos mundos que ha de explorar y entender Aloy. El mundo exterior, el de los humanos, está dominado por colores cálidos. La tierra, las construcciones, la vestimenta, todo está dominado por tonos de la zona cálida. Mientras, el mundo del subsuelo, el de las máquinas y la tecnología, está dominado por colores de la zona fría. Se establece así una relación visual entre lo seguro y lo inseguro, lo conocido y lo misterioso, lo orgánico y lo mecánico, entre el futuro y el pasado, entre la vida y la muerte.

Gráfico que muestra la temperatura de color de una fuente luminosa.

Copyright https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_color

Este esquema muestra cómo quedan divididos los colores fríos y cálidos en la rueda cromática

Horizon Zero Dawn (2017). Aloy en el mundo exterior, y uno de los escenarios interiores Copyright Guerrilla Games