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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

¿Por qué los termocolorímetros son incompatibles con los LED’s?


Yo soy más bien de títulos cortos pero en este caso haré una excepción dado que la respuesta también es corta, aunque como bien adivináis me voy a extender. Los termocolorímetros nos engañan con los LED’s. ¿Por qué? Por culpa del espectro fragmentado de la luz que emiten los LED’s. Dado que ésta era mi respuesta corta y concluyente, pero todos queríamos más, le pedí a mi amigo Dedo Weigert que me echara una mano, y así lo ha hecho… aunque él sigue teniendo sus dudas relativas. Y esta es mi traducción fantasiosa…

Dedo Weigert, por Julio Gómez

Dedo Weigert, por Julio Gómez

La mayoría de los termocolorímetros “clásicos” utilizan tres sensores, y valgan como ejemplo el Minolta II y el Minolta III; el Minolta Chroma mide mejor los Kelvin pero nos falta la medición de los verdes y magentas, así como el filtro que debemos utilizar para corregir la desviación. El Sekonic, además de seguirse fabricando, utiliza cuatro sensores. Todos estos instrumentos de medición miran a través de los filtros que dejan pasar sólo una estrecha franja del espectro; todo esto está muy bien si medimos un espectro contínuo como la luz del Sol o la de incandescencia.

Las lámparas de descarga o HMI no tienen un espectro contínuo dado que cada elemento que las compone (tierras extrañas) genera su propio color; estos son conocidos como “peaks” o picos y la visión selectiva de los sensores a través de la estrecha banda de sus filtros puede darnos una lectura distorsionada o completamente errónea. Por lo tanto los termocolorímetros “clásicos”, que son muy buenos para lecturas de la luz solar y halógena o incandescente, no nos darán una información fiable acerca de la temperatura de color o verde/magenta para lámparas de descarga o HMI, y tampoco para lámparas fluorescentes. Vamos, que el título de este artículo todavía podía haber sido más largo…

Con los LED’s el espectro parece más suave pero en la zona azul hay un valle profundo y después el espectro continúa relativamente suave. El valle profundo de la derecha del pico azul es la razón por la cual los termocolorímetros “clásicos” nos dan lecturas completamente erróneas cuando miden las fuentes de luz con tecnología LED.

Tungsteno vs LED Felloni

Tungsteno vs LED Felloni

Es posible hacer evaluaciones de los LED’s con el análisis del espectro, con espectrómetros muy caros fuera del alcance de cualquiera; muchos de los más económicos parece que no dan la información fiable. En resumen, como en otras muchas cosas de la vida, con los LED’s también lo barato sale caro. El espectro debe ser trasladado mediante un software a una tabla de valores IRC (CRI) para su evaluación. El IRC (índice de reproducción cromática) originalmente estava segmentado en valores de colores individuales desde el R1 hasta el R8; en la actualidad se ha descubierto que, especialmente con las fuentes de luz de LED’s pero también con  muchas otras fuentes de luz discontínuas, la importancia de los valores R9 a R14, y por lo tanto se deben tener en cuenta las mediciones de IRC expandidas. En Dedolight esto se tiene en cuenta siempre y al mismo tiempo se observa el triángulo de color donde se traza la denominada curva Planck. Si nos vamos por encima de la curva Planck significa que habrá una dominante verde, pero si nos situamos por debajo la dominante será magenta; ambas dominantes (verde y magenta) son indeseables.

Otro problema que también debemos tener en cuenta es que con toda la precisión científica evaluando el análisis del espectro, el resultado no nos dirá qué verá exactamente la cámara. Por ello el nuevo sistema de evaluación de la EBU (European Broadcasters Union), conocido como TLCI, está en marcha; éste está basado en la respuesta de las cámaras de estudio pero las cámaras utilizadas son de 3 sensores CCD, cuando la mayoría de los operadores ya trabajan con cámaras de sensores Cmos…

…mejor no sigo, que yo he venido aquí a hablar de termocolorímetros y LED’s…

Alfons Grau – Director Gerente de Grau Luminotecnia


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