Gestión del color en mapas de bits

Estudiamos los modos de color, que es la cantidad máxima de colores de la paleta de un mapa de bits, su profundidad y paletas de color.

En este artículo del Curso de Diseño Web vamos a abordar el color en una imagen de tipo mapa de bits, viendo las posibles configuraciones de color que podemos tener, el modo de color, la profundidad, etc. Para entender este artículo primero debes de conocer las características generales de los gráficos de mapa de bits, relatadas con anterioridad.

Modo de color

El modo de color expresa la cantidad máxima de datos de color que se pueden almacenar en un determinado formato de archivo gráfico.

Podemos considerar el modo de color como el contenedor en que colocamos la información sobre cada píxel de una imagen. Así, podemos guardar una cantidad pequeña de datos de color en un contenedor muy grande, pero no podremos almacenar una gran cantidad de datos de color en un contenedor muy pequeño.

Los principales modos de color utilizados en aplicaciones gráficas son:

Modo Bit Map o monocromático

Correspondiente a una profundidad de color de 1 bit, ofrece una imagen monocromática formada exclusivamente por los colores blanco y negro puros, sin tonos intermedios entre ellos.

Modo Bit Map

Para convertir una imagen a modo monocromático hay que pasarla antes a modo escala de grises.

En este modo no es posible trabajar con capas ni filtros.

Modo Escala de Grises

Este modo maneja un solo canal (el negro) para trabajar con imágenes monocromáticas de 256 tonos de gris, entre el blanco y el negro.

Modo Escala de Grises

El tono de gris de cada píxel se puede obtener bien asignándole un valor de brillo que va de 0 (negro) a 255 (blanco), bien como porcentajes de tinta negra (0% es igual a blanco y 100% es igual a negro). Las imágenes producidas con escáneres en blanco y negro o en escala de grises se visualizan normalmente en el modo escala de grises.

El modo Escala de Grises admite cualquier formato de grabación, y salvo las funciones de aplicación de color, todas las herramientas de los programas gráficos funcionan de la misma manera a como lo hacen con otras imágenes de color.

Si se convierte una imagen modo de color a un modo Escala de Grises y después se guarda y se cierra, sus valores de luminosidad permanecerán intactos, pero la información de color no podrá recuperarse.

Modo Color Indexado

Denominado así porque tiene un solo canal de color (indexado) de 8 bits, por lo que sólo se puede obtener con él un máximo de 256 colores.

Modo Color Indexado

En este modo, la gama de colores de la imagen se adecua a una paleta con un número restringido de ellos, por lo que puede resultar útil para trabajar con algunos formatos que sólo admiten la paleta de colores del sistema.

También resulta útil reducir una imágenes a color 8 bits para su utilización en aplicaciones multimedia, ya que con ello se consiguen ficheros de menos peso.

Su principal inconveniente es que la mayoría de las imágenes del mundo real se componen de más de 256 colores. Además, aunque admite efectos artísticos de color, muchas de las herramientas de los principales programas gráficos no están operativas con una paleta de colores tan limitada.

Modo Color RGB

Trabaja con tres canales, ofreciendo una imagen tricromática compuesta por los colores primarios de la luz, Rojo(R), Verde(G) y Azul(B), construida con 8 bits/pixel por canal (24 bits en total). Con ello se consiguen imágenes a todo color, con 16,7 millones de colores distintos disponibles, más de los que el ojo humano es capaz de diferenciar.

Modo Color RGB

Es un modelo de color aditivo (la suma de todos los colores primarios produce el blanco), siendo el estándar de imagen de todo color que se utilice con monitores de video y pantallas de ordenador.

Las imágenes de color RGB se obtienen asignando un valor de intensidad a cada píxel, desde 0 (negro puro) a 255 (blanco puro) para cada uno de los componentes RGB.

Es el modo más versátil, porque es el único que admite todas las opciones y los filtros que proporcionan las aplicaciones gráficas. Además, admite cualquier formato de grabación y canales alfa.

Modo Color CMYK

Trabaja con cuatro canales de 8 bits (32 bits de profundidad de color), ofreciendo una imagen cuatricromática compuesta de los 4 colores primarios para impresión: Cyan (C), Magenta (M), Amarillo(Y) y Negro (K).

Modo Color CMYK

Es un modelo de color sustractivo, en el que la suma de todos los colores primarios produce teóricamente  el negro, que proporciona imágenes a todo color y admite cualquier formato de grabación, siendo el más conveniente cuando se envía la imagen a una impresora de color especial o cuando se desea separar los colores para la filmación o imprenta (fotolitos).

Su principal inconveniente es que sólo es operativo en sistemas de impresión industrial y en las publicaciones de alta calidad, ya que, exceptuando los escáneres de tambor que se emplean en fotomecánica, el resto de los digitalizadores comerciales trabajan en modo RGB.

El proceso de convertir una imagen RGB al formato CMYK crea un separación de color. En general, es mejor convertir una imagen al modo CMYK después de haberla modificado. Modificar imágenes en modo RGB es más eficiente porque los archivos CMYK son un tercio más grandes que los archivos RGB.

Modo Color Lab

Consiste en tres canales, cada uno de los cuales contiene hasta 256 tonalidades diferentes: un canal L de Luminosidad y dos canales cromáticos, A (que oscila entre verde y rojo) y B (que oscila entre azul y amarillo). El componente de luminosidad L va de 0 (negro) a 100 (blanco). Los componentes A (eje rojo-verde) y B (eje azul-amarillo) van de +120 a -120.

Modo Color Lab

El modelo de color Lab se basa en el modelo propuesto en 1931 por la CIE (Commission Internationale d'Eclairage) como estándar internacional para medir el color. En 1976, este modelo se perfeccionó y se denominó CIE Lab.

Modo Color Lab

El color Lab es independiente del dispositivo, creando colores coherentes con independencia de los dispositivos concretos para crear o reproducir la imagen (monitores, impresoras, etc.).

Este modo permite cambiar la luminosidad de una imagen sin alterar los valores de tono y saturación del color, siendo adecuado para transferir imágenes de unos sistemas a otros, pues los valores cromáticos se mantienen independientes del dispositivo de salida de la imagen.

Color Lab. Mayor luminosidad

Se usa sobre todo para trabajar en imágenes Photo CD o para modificar la luminancia y los valores del color de una imagen independientemente. También se puede usar el modo Lab para conservar la fidelidad del color al trasladar archivos entre sistemas y para imprimir en impresoras de PostScript de Nivel 2.

Sólo las impresoras PostScript de nivel 2 puede reproducir esta imágenes. Para impresiones normales, se recomienda pasar las imágenes a RGB o a CMYK.

Modo Duotono

Modo de color que trabaja con imágenes en escala de grises, a las que se le pueden añadir tintas planas (3 para cada imagen, más el negro), con el fin de colorear distintas gamas de grises.

Modo Duotono

Sólo posee un canal de color (Duotono, Tritono o Cuatritono, dependiendo del número de tintas).

Con este método podemos obtener fotos en blanco y negro viradas al color que queramos. Suele ser empleado en impresión, donde se usan dos o más planchas para añadir riqueza y profundidad tonal a una imagen de escala de grises.

El problema que presenta este modo es que en los duotonos, tritonos y cuadritonos sólo hay un canal, por lo que no es posible tratar cada tinta de forma distinta según las zonas de la imagen. Es decir, no podemos hacer una zona en la que solo haya, por ejemplo, un parche cuadrado de tinta roja, mientras que en el resto sólo hay una imagen de semitono en blanco y negro.

Modo Multicanal

Posee múltiples canales de 256 niveles de grises, descomponiendo la imagen en tantos canales alfa como canales de color tuviera el original (una imagen RGB quedará descompuesta en 3 canales y una CMYK en 4 canales).

En este modo, cada tinta es un canal que a la hora de imprimir se superpondrá en el orden que determinemos sobre los otros. Por ello, es posible tratar cada zona de forma particularizada.

Modo Multicanal

Se utiliza en determinadas situaciones de impresión en escala de grises. También, para ensamblar canales individuales de diversas imágenes antes de convertir la nueva imagen a un modo de color, pues los canales de color de tinta plana se conservan si se convierte una imagen a modo multicanal.

Al convertir una imagen en color a multicanal, la nueva información de escala de grises se basa en los valores de color de los píxeles de cada canal. Si la imagen estaba en modo CMYK, el modo multicanal crea canales de tinta plana cian, magenta, amarilla y negra. Si estaba en modo RGB, se crean canales de tinta plana cian, magenta y amarilla.

Gestión del color en mapas de bits

Los gráficos de mapa de bits almacenan una completa información sobre el color de cada uno de sus píxeles constituyentes. Cuantos más colores pueda tener la imagen, más calidad final tendrá y más información será necesario almacenar.

Relacionados con el número de colores posibles, sus características y su almacenamiento encontramos los siguientes conceptos:

Profundidad de color

La profundidad de color de una imagen se refiere al número de colores diferentes que puede contener cada uno de los puntos o píxeles que la forman, y depende de la cantidad de información (número de bits) que puede almacenar un píxel.

Profundidades de color

Cuanto mayor sea la profundidad de bit en una imagen, mayor será la cantidad de tonos (escala de grises o color) que puedan ser representados, más colores habrá disponibles y más exacta será la representación del color en la imagen digital. Las imágenes digitales se pueden producir en blanco y negro, a escala de grises o a color.

Profundidad de color Colores posibles Comentarios
1 bit por pixel 2 Arte Lineal (B&N). Modo Mapa de Bits
4 bits por pixel 16 Modo Escala de Grises
8 bits por pixel 256 Modo Escala de Grises. Modo Color Indexado. Cantidad estándar de colores que admiten los formatos GIF y PNG-8, así como muchas aplicaciones multimedia.
16 bits por pixel 65.536 High Color
24 bits por pixel 16.777.216 True Color. Modo RGB 8 bits por canal (8x3=24). Modo Lab 8 bits por canal
32 bits por pixel 4.294.967.296 Modo CMYK

Una imagen en blanco y negro (bitonal) está representada por píxeles que constan de 1 bit de información cada uno, por lo que pueden representar dos tonos (típicamente negro y blanco), utilizando los valores 0 para el negro y 1 para el blanco o viceversa.

Una imagen a escala de grises está compuesta por píxeles representados por múltiples bits de información, que típicamente varían entre 2 bits (4 tonos) a 8 bits (256 tonos) o más.

Una imagen a color está típicamente representada por una profundidad de bits entre 8 y 32 bits. En una imagen de 24 bits, los bits por lo general están divididos en tres grupos (8 para el rojo, 8 para el verde y 8 para el azul). Para representar otros colores se utilizan combinaciones de esos bits, consiguiéndose en total 16,7 millones de valores de color.

Con 32 bits por píxel también se siguen utilizando 24 bits para la representación del color. Los 8 bits restantes se utilizan para el denominado canal alfa, valor independiente del color que se asigna a cada píxel de la imagen, utilizado para definir el grado de transparencia de cada punto de la imagen. Un valor 0 indica que el punto es totalmente transparente, mientras que un valor 255 indica que será totalmente visible (opaco).

La cantidad de colores utilizados en la imagen influye mucho en el tamaño del archivo que la contiene. cuantos más colores se utilicen, más grande será el tamaño del fichero gráfico necesario.

Rango dinámico

Es el rango de diferencia tonal entre la parte más clara y la más oscura de una imagen.

Cuanto más alto sea el rango dinámico, más matices se podrán representar, a pesar de que el rango dinámico no se correlaciona en forma automática con la cantidad de tonos reproducidos.

Rango dinámico

En este ejemplo, la imagen de la derecha posee un rango dinámico más amplio, pero una cantidad limitada de tonos representados (observa la falta de detalle en las sombras). La imagen izquierda, por el contrario, posee un rango dinámico más estrecho, pero una mayor cantidad de tonos representados.

El rango dinámico también describe la capacidad de un sistema digital de reproducir información tonal. Esta capacidad es más importante en los documentos de tono continuo, como las fotografías, donde puede ser el aspecto más importante de la calidad de imagen.

Paletas de color

A la hora de trabajar con imágenes en formato digital se debe tener en cuenta la configuración de los sistemas utilizados para visualizarlas, ya que esto condicionará el proceso de edición de las mismas.

La mayoría de los ordenadores personales limitan el número de colores que se pueden mostrar simultáneamente a 256. Los colores disponibles, en lugar de ser un conjunto fijo, pueden ser seleccionados de una paleta de 16 millones de colores (el modelo RGB). Es decir, la gama total de colores cubre todas esas combinaciones, pero en cada momento sólo es posible mostrar 256 diferentes.

Para solucionar esta deficiencia, manteniendo un número máximo de 256 colores (8 bits por canal), se introdujeron las paletas de color, en las que se utilizan los colores que sean más apropiados para la imagen (desde 4 a 256). La paleta puede ser exacta (escoge los mismos colores que aparecen en la imagen), adaptable (escoge los colores que encuentra), web (escoge los colores más próximos dentro de la paleta WebSafe), etc.

Paletas de 16 colores

Las imágenes que utilizan una paleta de colores propia requieren un espacio adicional en el archivo para guardar esta información. La información de cada uno de los colores utilizados en la paleta ocupará 24 bits (8 bits par cada color básico), por lo que para almacenar una paleta de 256 colores se requerirán 6.144 bits (256 valores x 24 bits = 6.144 bits).

Una vez definida la paleta, la información relativa a cada uno de los puntos que forman la imagen no contendrá el valor absoluto del color de ese punto, sino que hará referencia a uno de los colores de la paleta. Será la tarjeta gráfica del ordenador la que utilizará la información de la paleta de color para saber en qué proporciones se debe mezclar los tres colores básicos que permiten cada uno de los colores.

El resultado es una gama de colores casi real con un número de colores pequeño, con lo que el fichero gráfico resultante ocupará menos espacio. Por este motivo, y por la existencia de formatos gráficos que sólo permiten trabajar con 256 colores, las paletas de color se mantienen vigentes, a pesar de la mejora de prestaciones de las tarjetas de vídeo, capaces de trabajar en la actualidad con millones de colores sin pérdida de rendimiento del sistema.

Autor

Luciano Moreno

Consultor, diseñador y desarrollador web en ParaRedeBJS. Especialista en usabillidad y diseño centrado en el usuario.

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Comentarios

eduardo

24/2/2010
interesante
me gusto tu trabajo, bastante completo

aldo

28/9/2010
Saturacion de blanco en un grabación
saludos. Quiero consultar sobre un pequeño ruido que genera cuando hay una saturación en blanco en la imagen de video, como podría niveles los colores de mi cámara (balancear), sin usar equipos modernos. Gracias por su ayuda