Un conjunto de colores primarios es, más tangiblemente, un conjunto de medios pigmentados físicos reales o luces de colores que se pueden combinar en cantidades variables para producir una «gama» de colores. Este es el método esencial utilizado en aplicaciones que tienen la intención de provocar la percepción de diversos conjuntos de color, p. pantallas electrónicas, impresión en color y pinturas. Las percepciones asociadas con una combinación dada de colores primarios se predicen aplicando el modelo de mezcla apropiado (aditivo, sustractivo, promedio aditivo, etc.) que incorpora la física subyacente de cómo la luz interactúa con los medios y, en última instancia, con la retina.
Los colores primarios también pueden ser conceptuales, ya sea como elementos matemáticos aditivos de un espacio de color o como categorías fenomenológicas irreductibles en dominios como la psicología y la filosofía. Los primarios de espacio de color se definen con precisión y se basan empíricamente en experimentos de ajuste de color psicofísicos que son fundamentales para comprender la visión del color. Las primarias de algunos espacios de color están completas (es decir, todos los colores visibles se describen en términos de sumas ponderadas con pesos no negativos) pero necesariamente son imaginarias (es decir, no hay forma plausible de que esos colores primarios puedan representarse físicamente o percibirse) . Describir los colores primarios desde una perspectiva fenomenológica es difícil de hacer de manera sucinta, pero los relatos fenomenológicos, como las primarias psicológicas, han llevado a ideas prácticas útiles.
Todos los conjuntos de primarios reales y de espacio de color son arbitrarios, en el sentido de que no existe un conjunto único de primarios que pueda considerarse el conjunto canónico. Pigmentos primarios o fuentes de luz seleccionados para una aplicación determinada sobre la base de las preferencias subjetivas, así como factores prácticos como el costo, la estabilidad, la disponibilidad, etc. Los primarios del espacio de color pueden estar sujetos a transformaciones significativas de uno a uno para que el espacio transformado todavía está completo y cada color se especifica con una suma única.
Los materiales de educación artística elemental, los diccionarios y los motores de búsqueda electrónicos a menudo definen los colores primarios efectivamente como colores conceptuales (generalmente rojo, amarillo y azul o rojo, verde y azul) que se pueden usar para mezclar «todos» otros colores y suelen ir más allá y sugieren que estos colores conceptuales corresponden a matices específicos y longitudes de onda precisas. Tales fuentes no presentan una definición coherente y consistente de colores primarios ya que las primarias reales no pueden ser completas.
Mezcla aditiva de luz
La percepción provocada por múltiples fuentes de luz que coestimulan la misma área de la retina es aditiva, es decir, predicha mediante la suma de las distribuciones de potencia espectral o los valores triestímulos de las fuentes de luz individuales (suponiendo un contexto de coincidencia de color). Por ejemplo, un foco morado sobre un fondo oscuro podría combinarse con focos coincidentes azul y rojo que son más tenues que el foco púrpura. Si se duplicara la intensidad del reflector violeta, podría combinarse doblando la intensidad de los focos rojo y azul que coincidían con el violeta original. Los principios de la mezcla aditiva de colores están incorporados en las leyes de Grassmann.
La mezcla de aditivos de luces puntuales coincidentes se aplicó en los experimentos utilizados para derivar el espacio de color CIE 1931. Las primarias monocromáticas originales de las longitudes de onda (arbitrarias) de 435,8 nm (violeta), 546,1 nm (verde) y 700 nm (rojo) se usaron en esta aplicación debido a la conveniencia que brindaban al trabajo experimental.
La luz roja, verde y azul son las primarias ideales para la mezcla de colores aditiva, ya que las luces primarias con esos tonos proporcionan las gamas de cromaticidad triangular más grandes. Pequeños elementos rojos, verdes y azules en las pantallas electrónicas se mezclan de forma aditiva desde una distancia de visualización adecuada para sintetizar imágenes de colores convincentes.
Los colores exactos elegidos para los primarios aditivos son un compromiso tecnológico entre los fósforos disponibles (incluidas consideraciones como el costo y el uso de energía) y la necesidad de una gran gama de cromaticidad. Los primarios ITU-R BT.709-5 / sRGB son típicos.
Es importante señalar que la mezcla aditiva proporciona predicciones muy pobres de la percepción del color fuera del contexto de coincidencia de colores. Las demostraciones bien conocidas como The dress y otros ejemplos muestran cómo el modelo de mezcla aditiva por sí solo no es suficiente para predecir el color percibido en muchos casos de imágenes reales. En general, no podemos predecir por completo todos los posibles colores percibidos a partir de combinaciones de luces primarias en el contexto de imágenes del mundo real y condiciones de visión. Los ejemplos citados sugieren cuán notablemente pobres pueden ser tales predicciones.
Mezcla sustractiva de capas de tinta
El modelo de mezcla de color sustractivo predice las distribuciones de potencia espectral de la luz filtrada a través de materiales superpuestos parcialmente absorbentes sobre una superficie reflectante o transparente. Cada capa absorbe parcialmente algunas longitudes de onda del espectro de iluminación mientras deja que otros pasen de forma multiplicativa, lo que da como resultado una apariencia de color. Las capas superpuestas de tinta en la impresión se mezclan de forma subtractiva sobre el papel blanco reflejante de esta manera para generar imágenes de color fotorrealistas. El número típico de tintas en dicho proceso de impresión varía de 3 a 6 (p. Ej., Proceso CMYK, hexachrome Pantone). En general, el uso de menos tintas como primarios da como resultado una impresión más económica pero el uso de más puede producir una mejor reproducción del color.
Cyan, magenta y amarillo son buenos primarios sustractivos porque las distribuciones de potencia espectral de la luz reflejada de las tintas idealizadas se pueden combinar para las gamas de cromaticidad más grandes. También se usa una tinta de clave adicional (abreviatura de la placa de impresión de la llave que impresionó el detalle artístico de una imagen, generalmente negro) ya que es difícil mezclar una tinta negra lo suficientemente oscura con las otras tres tintas. Antes de que los nombres de color cian y magenta fueran de uso común, estos primarios a menudo se conocían como azul y rojo, respectivamente, y su color exacto ha cambiado con el tiempo con el acceso a nuevos pigmentos y tecnologías.
Mezcla de pinturas en paletas limitadas
El color de la luz (es decir, la distribución de potencia espectral) reflejada desde las superficies iluminadas revestidas en mezclas de pintura, suspensiones de partículas de pigmento, no se aproxima bien mediante un modelo de mezcla sustractivo o aditivo. Las predicciones de color que incorporan los efectos de dispersión de la luz de las partículas de pigmento y el grosor de la capa de pintura requieren enfoques basados en las ecuaciones de Kubleka-Munk. Incluso tales enfoques no pueden predecir el color de las mezclas de pintura con precisión ya que pequeñas variaciones en la distribución del tamaño de partícula, concentraciones de impurezas, etc. pueden ser difíciles de medir pero imparten efectos perceptibles en la manera en que se refleja la luz desde la pintura. Los artistas suelen confiar en la experiencia de mezcla y las «recetas» para mezclar colores deseados a partir de un conjunto inicial pequeño de primarios y no usan modelos matemáticos.
Hay cientos de pigmentos disponibles comercialmente para que los artistas visuales los usen y mezclen (en varios medios como el óleo, la acuarela, el acrílico y el pastel). Un enfoque común es usar solo una paleta limitada de pigmentos primarios (a menudo entre cuatro y ocho) que se pueden mezclar físicamente con cualquier color que el artista desee en el trabajo final. No existe un conjunto específico de pigmentos que sean colores primarios, la elección de los pigmentos depende por completo de la preferencia subjetiva del artista sobre el tema y el estilo del arte, así como consideraciones materiales como resistencia a la luz y heurística de mezcla. Los realistas clásicos contemporáneos a menudo han defendido que una paleta limitada de pigmento blanco, rojo, amarillo y negro (a menudo descrito como la «paleta de Zorn») es suficiente para un trabajo convincente.
Un diagrama de cromaticidad puede ilustrar la gama de diferentes elecciones de primarios, por ejemplo, mostrando qué colores se pierden (y se ganan) si usa RGB para la mezcla de color sustractiva (en lugar de CMY).
Primarias de espacio de color
Una descripción contemporánea del sistema de visión de color proporciona una comprensión de los colores primarios que es consistente con la ciencia del color moderna. El ojo humano normalmente contiene solo tres tipos de fotorreceptores de color, conocidos como long-wavelength (L), medium-wavelength (M) y longitudes de onda cortas (S). Estos tipos de fotorreceptores responden a diferentes grados a través del espectro electromagnético visible. Generalmente, se supone que la respuesta del cono S es insignificante a longitudes de onda largas superiores a aproximadamente 560 nm, mientras que los conos L y M responden a través de todo el espectro visible. Los primarios LMS son imaginarios ya que no hay una longitud de onda visible que estimule solo un tipo de cono (es decir, los seres humanos normalmente no pueden ver un color que corresponda a la estimulación pura L, M o S). Los primarios LMS están completos ya que cada color visible se puede mapear a un triplete que especifica las coordenadas en el espacio de color LMS.
Las curvas de respuesta L, M y S (fundamentales del cono) se dedujeron de funciones de coincidencia de color obtenidas de experimentos de coincidencia de color controlados (p. Ej., CIE 1931) donde los observadores coincidían con el color de una superficie iluminada por luz monocromática con mezclas de tres luces primarias monocromáticas iluminando una superficie yuxtapuesta. Las aplicaciones prácticas generalmente usan una transformación lineal canónica del espacio LMS conocido como CIEXYZ. Los primarios X, Y y Z son típicamente más útiles ya que la luminancia (Y) se especifica por separado de la cromaticidad de un color. Cualquier primarias de espacio de color que se puedan mapear a primarios de LMS fisiológicamente relevantes mediante una transformación lineal son necesariamente imaginarias o incompletas o ambas. El contexto de coincidencia de color es siempre tridimensional (ya que el espacio LMS es tridimensional), pero los modelos de apariencia de color más generales como CIECAM02 describen el color en seis dimensiones y pueden usarse para predecir cómo aparecen los colores en diferentes condiciones de visualización.
Por lo tanto, para los tricrómatas como los humanos, usamos tres (o más) primarios para fines más generales. Dos primarios no podrían producir incluso algunos de los colores con nombre. Agregar una elección razonable de tercer primario puede aumentar drásticamente la gama disponible, mientras que agregar un cuarto o quinto puede aumentar la gama, pero generalmente no tanto.
La mayoría de los mamíferos placentarios distintos de los primates solo tienen dos tipos de fotorreceptores de color y, por lo tanto, son dicromáticos, por lo que es posible que ciertas combinaciones de solo dos primarios cubran una gama significativa en relación con el rango de su percepción del color. Mientras tanto, las aves y los marsupiales tienen cuatro fotorreceptores de color en los ojos y, por lo tanto, son tetracromados. Hay un informe académico de un tetracromat humano funcional.
La presencia de tipos de células fotorreceptoras en los ojos de un organismo no implica directamente que se estén utilizando para percibir el color funcionalmente. La medición de la discriminación espectral funcional en animales no humanos es un desafío debido a la dificultad de realizar experimentos psicofísicos en criaturas con repertorios conductuales limitados que no pueden responder usando el lenguaje. Las limitaciones en la capacidad discriminativa del camarón que tiene doce fotorreceptores de color distintos han demostrado que tener más tipos de células en sí mismo no siempre se correlaciona con una mejor visión del color funcional.
Primarias psicológicas
El proceso del oponente es una teoría del color que establece que el sistema visual humano interpreta información sobre el color procesando las señales de los conos y las varillas de forma antagónica. La teoría establece que cada color se puede describir como una mezcla a lo largo de los tres ejes: rojo vs. verde, azul vs. amarillo y blanco vs. negro. Los seis colores de los pares podrían llamarse «colores primarios psicológicos», porque cualquier otro color podría describirse en términos de alguna combinación de estos pares. Aunque hay una gran cantidad de evidencia de oponencia en forma de mecanismos neuronales, actualmente no existe un mapeo claro de las primarias psicológicas a los sustratos neuronales.
Los tres ejes de las primarias psicológicas fueron aplicados por Richard S. Hunter como las primarias para el espacio de color finalmente conocido como CIELAB. El sistema de color natural también está directamente inspirado en las primarias psicológicas.
Historia
Existen numerosos sistemas de color primarios que compiten a lo largo de la historia. Los académicos y los científicos se involucraron en un debate sobre qué matices describen mejor las sensaciones de color primarias del ojo. Thomas Young propuso el rojo, el verde y el violeta como los tres colores primarios, mientras que James Clerk Maxwell prefirió cambiar el violeta al azul. Hermann von Helmholtz propuso «un rojo ligeramente violáceo, un verde de vegetación, ligeramente amarillento y un azul ultramarino» como un trío. En la comprensión moderna, las células del cono humano no se corresponden exactamente con un conjunto específico de colores primarios, ya que cada tipo de cono responde a un rango relativamente amplio de longitudes de onda.