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¿Cómo medir la luz con todo su espectro?


Cuando era pequeño pensaba que no encontraría una palabra más difícil que supercalifragilísticoespialidoso, y todavía no la he encontrado a pesar de los esfuérzos de algunos. En sí mismo espectro-foto-colorímetro no es una palabra complicada, más bien es la suma de una serie de funciones del medidor Lighting Passport Pro Standard del fabricante AsenseTek, espectrómetro, fotómetro y colorímetro o termocolorímetro. El Lighting Passport Pro Standard (lo llamaremos LPPS para abreviar) es la herramienta que necesita todo fabricante, comercial, empresa de alquiler, instalador y técnico del sector para salir de una discusión en bucle al comparar la calidad cromática de los aparatos de iluminación o entre diferentes fuentes en un set. Os preguntaréis por qué, si ya hay muchos termocolorímetros en el mercado que pueden analizar LEDs. Pues porque no todos miden bien y la forma de unificar lecturas es teniendo a mano el instrumento de mayor precisión que existe hoy en día. El LPPS no es sólo el más preciso, también es el más moderno pues el instrumento consiste en un pequeño sensor que se conecta mediante bluetooth con cualquier móvil inteligente ya sea con sistema IOS o Android; bienvenidos al mundo de las APPs.

El Lighting Passport Pro Standard

El Lighting Passport Pro Standard (LPPS) es capaz de obtener en tan solo unos segundos el mayor rango de valores lumínicos reales de cualquier fuente de luz: Lux (iluminancia), CCT (temperatura de color correlacionada), Flicker (parpadeo), Duv (Delta u-v), CRI (índice de reproducción cromática) Ra (R1-R8) y Re (extendido R1-R15) en histograma y radar, TLCI (índice de color en la iluminación de cine/televisión), TM3015 (rendimiento cromático con índice de fidelidad Rf, índice Gamut Rg y vector de color), TM3015 Rf/Rg, CIE1931 (espacio de color del 1931), CIE1976 (o CIELAB, espacio de color del 1976), IEC SDMC (elipses de MacAdam) y C78377-2017 (índice cromático), entre otros muchos parámetros, teniendo en cuenta además la temperatura y el nivel de humedad. Y pasarlos todos ellos al dispositivo iPhone o Android. En realidad la cantidad de información del LPPS llega a 90 parámetros y es por ello que recomendamos utilizar la función de “medida sencilla” de su APP principal Spectrum Genius Mobile Plus (SGM+). La transmisión de datos desde el LPPS al teléfono se realiza mediante bluetooth, y recomendamos activar el GPS para registrar la localización en que estamos realizando la medición. Todo quedará almacenado en la nube, si así lo deseamos, y tendremos los datos a nuestra disposición tanto en el móvil como en la web, y lo podremos compartir con otros técnicos.

Julio con el LPPS y yo con la APP de AsenseTek GSM+

La capacidad de medida del LPPS va desde 5 a 50.000 Lux, 380 a 780nm, 5 a 200Hz (hasta 600Hz con más de 30.000 Lux); con una precisión con 1.000 Lux de x-y ±0,002%, iluminancia ±3% y CCT ±2%. Todo esto para deciros que es un aparato de medida imprescindible. Debo añadir que dentro de la capacidad de médida y análisis el espectrofotocolorímetro puede trabajar en cuatro modos: luz individual, conjunto de luces, contínuo y substrayendo el fondo.

Modos de medida

A continuación voy a poneros unos cuantos gráficos, y como no quiero tener represalias por parte de ningún fabricante de nuestro sector he realizado una comparativa loca entre la luz del Sol y la linterna del iPhone X; ahora entiendo porqué no me gustan nada las fotos con flash de los móviles, ¡NO tienen rojo! Por otro lado debemos tener en cuenta que la luz solar tiene un CRI teórico de 100, pero claro, con la contaminación de la ciudad, en este caso Barcelona, perdemos algo de calidad.

Sol vs iPhone X

Esto no es un análisis de la luz del Sol, ni de la linterna/flash del iPhone X, simplemente he utilizado esta comparativa para ver los gráficos que utiliza el Lighting Passport Pro Standard (LPPS) para analizar las fuentes de luz de cualquier procedencia.

En los Parámetros principales se confirma que la comparación es muy loca, tal como os comentaba antes. La medida del Sol la he tomado a las 13:00 (hora solar) donde se aprecia una temperatura de color de 5358K, con un CRI extendido de 96 y un TLCI de 100. Las medidas de la linterna/flash del iPhone dan pena (antes de seguir debo decir que la cámara de este smartphone es espectacular) dando un CCT de 4857K, un CRI extendido de sólo 60 y un TLCI de 45.

Parámetros Sol vs iPhone X

A continuación podemos ver el Espectro del Sol, el del iPhone X, y la comparativa entre ambos. Mientras el espectro del Sol se ve muy lleno en toda la gama de colores, en el smartphone se aprecian los fatídicos picos y valles que denotan la falta de colores, en concreto del rojo; en la comparativa se aprecia las diferencias de calidad de la luz.

Espectro Sol directo

Espectro iPhone X

Espectro Sol vs iPhone X

La comparativa del CRI nos da más detalle de la carencia de ciertos colores; hasta al Sol le cuestan los rojos. En este caso mostramos el más popular, el histograma, pero también podríamos ver el CRI extendido en gráfico radar.

CRI Sol vs iPhone X

El rendimiento cromático del Sol que nos da el TM3015 es perfecto y esto sólo se aprecia bien cuando lo comparamos con un gráfico circular de vector errático donde se muestras las flechas de desviación de la fuente de luz de las de referencia. La aplicación también nos permite verlo en formato circular de distorsión.

Vector TM3015 del Sol

Vector TM3015 iPhone X

En el gráfico del TM3015 Rf/Rg de los índices Gamut (Rg) y de Fidelidad (Rf) enfrentados podemos ver un punto amarillo que nos situa la fuente analizada más cercana al vértice cuando mayor calidad nos ofrece.

TM3015 rf & rg del Sol

TM3015 rf & rg del iPhone X

El espacio de color CIE1931 nos define la curva en la que se mueve la fuente analizada dentro del diagrama de cromaticidad, buscando el blanco en la intersección de todos los colores y huyendo de las dominantes.

CIE1931 del Sol

CIE1931 del iPhone X

El espacio de color CIE1976 o CIELAB es una evolución del CIE de 1931 que nos da unos parámetros más precisos.

CIE1976 del Sol

CIE1976 del iPhone X

Continuemos con las Elipses de MacAdam para la percepción de color de la IEC SDMC. La Elipse de MacAdam se refiere a la región de un diagrama de cromaticidad que contiene todos los colores que el ojo humano es capaz de distinguir del color que se encuentra en el centro de la elipse. En el gráfico podemos apreciar varias elipses ampliadas a tres, cinco y siete veces el original, o sea una desviación estándar de 3 SDCM, 5 SDCM ó 7 SDCM. Mientras una diferencia en 1 SDMC sería invisible, 3 SDMC sería apenas perceptible y por encima de 5 SDMC sería notable. En el caso de los graficos adjuntos tenemos desviación pues hemos puesto como rango 5000K.

IES SDCM del Sol

IES SDCM del iPhone X

Y acabemos con el Índice cromático para lámparas de estado sólido, C78377-2017, el cual también lo podemos ver en formato C78377-2008. Nos muestra en el gráfico un cuadro verde que representa el BIN dentro del cual la desviación de la curva de Planck es aceptable para la temperatura de color seleccionada (en el caso del Sol he seleccionado 5700K y para el iPhone 5000K); la línea roja es la curva de Planck. El punto amarillo representa la medición de la fuente de luz y en ambos casos las mediciones son correctas pues están dentro del cuadro verde o BIN. En lo que refiere a la linea roja vemos que la medición del Sol, punto amarillo, está justo sobre la curva de Planck y eso nos indica que no hay dominante; en cambio en el gráfico del iPhone vemos que está muy por arriba de la línea roja y eso nos indica una dominante azul-verde, pero pensad en escala BIN y por lo tanto es una dominante inapreciable para un ojo no acostumbrado a discernir el cromatismo. Que el punto esté más a la izquierda o a la derecha sólo indica su temperatura de color con respecto al estándar elegido (en el caso del Sol 5358K sobre 5700K de referencia y en el iPhone 4857K sobre 5000K de referencia). En definitiva, este gráfico sólo nos sirve para catalogar las fuentes de luz según su BIN pero en sí mismo no nos sirve mucho como referencia de calidad.

C78377 2017 del Sol

C78377 2017 del iPhone

Spectrum Genius & Spectrum Genius Studio

Si tenéis un PC con Windows podréis generar un Test Report profesional con el software Spectrum Genius, incluido en la compra del Lighting Passport Pro Standard. Como yo no trabajo con Windows no os puedo mostrar un raport final con todos los datos tomados del Sol y del iPhone. Pero lo cierto es que este software ya es para profesionales avanzados y para hacer un estudio complejo de las luminarias. En nuestro caso nos valen cuatro gráficos para saber si la luces que vamos a utilizar son cromáticamente correctas y descartar de una vez por todas el “CRI bajo pero barato”.

Aun queda otra APP interesante para el LPPS, la Spectrum Genius Studio (SGS) que nos aporta dos herramientas muy interesantes para nuestro sector audiovisual si no queremos entrar en un análisis tan profundo de la fuente de luz. Por un lado nos muestra el gráfico del espectro de nuestra luz comparado con el índice TLCI estándar recomendado por la Unión Europea de Radiodifusión (EBU), el Television Lighting Matching Factor (TLMF) para trabajar con base a la fuente de luz deseada por el usuario, la carta Color Checker con colores de referencia y el Colorists Advice para coordinar al gaffer con el cámara y el colorista, y por otro lado el “Smart Filter” que en toda lectura nos propone el filtro corrector indicado. También nos permite ajustar la temperatura de color deseada y nos propondrá el filtro corrector que necesitamos. Digamos que la aplicación SGS actúa como un termocolorímetro al uso para Fotógrafos, Directores de Fotografía, Gaffers, estudios de TV y proyectos de iluminación arquitecturales.

Puedes descargarte los catálogos de AsenseTek en estos enlaces:

Lighting Passport Pro Standard (LPPS)

Spectrum Genius Mobile Plus (SGM+)

Spectrum Genius on PC

Spectrum Genius Studio (SGS)

Alfons Grau – Director Gerente de Grau Luminotecnia

Espectrómetro vs espectroscopio


Me acuerdo cuando íbamos a la feria IBC en Amsterdam un año tras otro representando las pantallas fluorescentes Cotelux para venderlas por todo el mundo, lo que llegamos a aprender no tiene precio. Un año en concreto se pasó por nuestro stand un profesor chiflado (lo digo con cariño) que llevaba envuelto en un papel un trozo de cristal plano del tamaño del dedo pulgar, cuando veía una pantalla fluorescente (aun no existían los LED’s tal como los conocemos ahora) sacaba el cristal mágico del papel como si fuese un tesoro y lo ponía pegado al tubo fluorescente en sí; el decía que era radioactivo (ahí lo dejo) pero no nos daba miedo porqué era mágico, podíamos ver el espectro de color con una definición asombrosa y observar las deficiencias de cada tubo a simple vista; por supuesto nos recorrimos todos los stands del pabellón 11 con el cristal mágico en mano mirando los tubos fluorescentes de todos los fabricantes, con el consiguiente mosqueo por parte de los respectivos expositores. Aprendí dos cosas aquel año: 1ª – Que la competencia no muerde, 2ª – Que el CRI que decían los fabricantes no podía ser cierto pues cantaba a simple vista el espectro a través de aquel “prisma-plano-radioactivo-cristal-mágico-chivato-tesoro-etc”.

Luz solar a través de un espectroscopio

Luz solar a través de un espectroscopio

Pues ese cristal mágico no era ni más ni menos que un espectroscopio, a través del cual vemos la difracción de la luz. Ahora con los LED’s se vuelve a poner de moda dado que tenemos el lío de los CRI, CRI ampliado y TCI que nos dicen los fabricantes, pero a la hora de la verdad es que el producto (en este caso la luz) nos entra por los ojos. No cuesta nada llevar a los rodajes un espectroscopio de bolsillo para verificar la calidad de la luz in situ. Con este simple aparatito ya podéis ver los picos y los valles de los que os hablé el pasado 24 de octubre.

Espectroscopio de bolsillo

Espectroscopio de bolsillo

Otra cosa es el espectrómetro (espectrofotómetro o espectrógrafo), que es el encargado de medir el espectro de las frecuencias de las ondas; concretando más, necesitaríamos un espectrómetro óptico para medir las propiedades de la luz dentro del espectro electromagnético. Este aparato se utiliza a nivel técnico, en nuestro sector, para calibrar la calidad cromática de la luz; nosotros disponemos de uno portátil para poder contrastar los datos que nos da un fabricante cualquiera con nuestras propias mediciones.

Espectrómetro LR1, testado por Dedolight

Espectrómetro LR1, testado por Dedolight

Disponemos para la venta tanto del espectroscopio como del espectrómetro portátil, por si alguno de vosotros no se puede resistir a hacer sus propias verificaciones.

Ya de paso añado este gráfico del espectro electromagnético, tomado prestado de la Wikipedia. Hay muchos gráficos por ahí pero éste me ha parecido el más terroríficamente simple.

Un mundo de ondas

Un mundo de ondas

Alfons Grau – Director Gerente de Grau Luminotecnia 


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