Psicofonías

(algo así como el blog de Psicobyte)

Colores, ojos y cerebros

Pregunta filosófica

Los filósofos se pasaron siglos preguntándose cosas como "¿Existen los colores?". Puede parecer en principio una pregunta un poco tonta pero, si la matizamos un poco, cobra algo más de sentido: ¿Existen los colores como algo objetivo y externo al observador? fíjate en que no estamos hablando de la sensación del color (el hecho de si tú tienes la misma "sensación" que yo cuando vemos algo amarillo), si no en el color en sí.

La preguntita dio muchas y muy filosóficas vueltas, pero no parecía haber una solución razonable hasta que Newton descompuso la luz con su famoso prisma y los físicos empezaron a investigar lo que resultaba de esa descomposición.

El Arco Iris

Como todo el mundo sabe, para ver un arco iris puedes ponerte de espaldas al sol en un día de lluvia (como se forma en el lado opuesto, cuanto más bajo esté el sol más alto estará el arco). Como es relativamente raro encontrarte un día de lluvia soleado, puedes optar por ponerte ante una fuente (preferentemente que disperse muchas y finas gotitas) con el sol a tu espalda.

Si tienes un prisma de vidrio o plástico transparente de sección triangular (el bisel de un espejo también puede servir) puedes usarlo para proyectar uno sobre una pared, a base de girarlo hasta dar con el ángulo adecuado.

En cualquiera de esos casos verás una sucesión de colores bastante parecida a esto (acabo hacerlo con un pequeño prisma de bastante mala calidad):

Espectro
Espectro

A eso lo llamamos con el ridículo nombre de "espectro" (por la cosa de que se ve difuminado) por culpa de Newton (pero como Newton era un tío muy listo, tampoco le vamos a enmendar la plana nosotros), y huy día sabemos que es el resultado de separar los fotones que componen la luz según su longitud de onda.

Tradicionalmente se divide en siete colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta), lo cual también es culpa de Newton.

Pero, en realidad, el espectro es un continuo; y nadie sabe decir nunca donde termina un color ni donde empieza otro (ni si es capaz de diferenciar siete y solo siete, la mayoría de las personas distinguen cinco o seis). Nuestro cerebro, cuando se encuentra con una variación continua, intenta "inventar" divisiones. El que creamos ver una serie de bandas paralelas es, en realidad, una ilusión óptica.

El caso es que, a pesar de ello, todo el mundo puede estar de acuerdo en que, por ejemplo, la luz de una longitud de onda de unos 575 nanómetros (mas o menos) tiene color amarillo (de hecho, se llama "amarilla" a la luz con una longitud de onda entre 565 y 590 nm. aproximadamente).

Por el camino, los físicos también descubrieron "colores invisibles": mas allá del rojo está el infrarojo y, por debajo del violeta, el ultravioleta. En este mismo sentido, las ondas de radio, las microondas y los rayos X también son colores.

Con lo cual parece que la pregunta de los filósofos tiene una respuesta positiva: Los colores existen, y no son más que los nombres que les damos a las longitudes de onda de los fotones.

Pero la cosa no acaba aquí.

Dentro del Ojo

En el interior del ojo hay dos tipos de células sensibles a la luz.

El primero son los "bastones", que son muy sensibles con poca luz, pero son incapaces de detectar el color. A bajas intensidades luminosas son las únicas células capaces de "ver", por lo que si estás en una habitación muy poco iluminada, serás incapaz de apreciar los colores. Tu cerebro, otra vez, te engaña: No tendrás la sensación de estar en una habitación en blanco y negro, pero serás incapaz de decir de qué color es algo.

El segundo tipo son los llamados "conos", menos sensibles a la luz, pero que usamos para distinguir los colores.

Concretamente hay tres clases de conos, cada uno de los cuales está "ajustado" a un rango distinto de longitudes de onda.

Se les llama conos S, M y L, del ingles Short (corto), Middle (medio) Long (largo) según el rango de longitudes de onda al que es sensible cada uno.

La sensiblidad a cada longitud de onda de los tres tipos de cono la puedes ver en esta tabla (La he dibujado "a mano", por lo que no esperes que sea muy precisa...):

Sensibilidad de los conos a cada longitud de onda
Sensibilidad de los conos a cada longitud de onda

Como puedes ver, cada tipo de cono es más sensible a las longitudes de onda que se encuentran en torno al centro de su rango y pierde sensibilidad cuando nos alejamos de ese punto.

Pero, claro, esto no es suficiente para ver los colores.

Porque el que un cono se excite al recibir luz sólo sirve para discriminar que se trata de fotones con una longitud de onda dentro de su rango de sensibilidad, pero no nos dice cuál es esa longitud concreta.

Y aquí es donde importa el que tengamos tres tipos distintos de conos.

Si a nuestro ojo llega, por ejemplo, luz amarilla (575 nm), esta excitará a los conos M y a los L (pero no a los S) en proporciones distintas. Ambos tipos de cono envían esa información al cerebro, que es el que se ocupa luego de interpretar esta información y "calcular" que lo que estamos viendo es amarillo.

Respuesta de los conos a la luz amarilla
Respuesta de los conos a la luz amarilla

Si la que llega es luz de 475 nanómetros, eso escitará los conos S, y algo menos los M y L. El cerebro calculará entonces que eso es "Azul":

Respuesta de los conos a la luz azul
Respuesta de los conos a la luz azul

Naturalmente, si la luz es débil, todos los conos serán menos excitados que con una luz más fuerte: Lo que es relevante aquí es la intensidad relativa con la que son excitados.

Pero, a todo esto, estamos suponiendo que la luz que llega es monocromática (de un sólo color o longitud de onda). Cuando a un grupo de conos llega una mezcla de luces de distinta longitud de onda, los conos pueden ser excitados en cantidades distintas, y el cerebro no tiene otra información que esa con la que trabajar. Y, a menudo, se "equivoca".

Una mezcla concreta de fotones azules y verdes dará como resultado el cian, algo así como un "azul verdoso" o un "verde azulado". Nada (demasiado) sorprendente hasta aquí. El cerebro hace lo que puede y "promedia" la información. En realidad el cian no existe, no hay fotones que tengan una "longitud de onda cian".

Pero, por ejemplo, podemos ajustar la cantidad de fotones rojos y verdes para que la suma de las excitaciones producidas sea igual a la misma que producirían sólo fotones amarillos. Lo que estamos haciendo así es crear una ilusión óptica: No hay nada realmente "amarillo" (en el sentido en que es amarilla la banda del arco iris).

Lo que nos lleva a una curiosa conclusión: El color "rojo verdoso" (o el "verde rojizo") existe como mezcla de colores, en el mismo sentido que existe el cyan, pero no podemos verlo sino como "amarillo". En cierto modo, es como si todos fuésemos daltónicos para el "rojo verdoso" y el amarillo.

Inventando los Colores

Lo más interesante de esto es que tú puede coger luz de tres colores distintos y usarla para, engañando al cerebro como hemos visto más arriba, crear la ilusión de toda una gama de colores. La gama será más o menos grande dependiendo de los tres colores de los que partas. Si usas colores que estén bien distribuidos por el espectro (uno de la parte baja, otro del medio y otro de la parte alta), podrás crear casi cualquier color.

En particular, la combinación "Rojo - Verde - Azul" (RGB para los amigos) es la que permite la gama más amplia.

Colores RGB
Colores RGB

En la escuela nos enseñan que estos tres son "los colores primarios", como si esa fuera una propiedad exclusiva e inherente a esta triada, lo cual es, como hemos visto, falso. Existen multitud de posibles tríos de primarios.

Nos enseñan también que cualquier color es producto de esos tres; lo que también es mentira, como sabe todo aquel que tenga que diseñar en pantalla cosas que luego vayan a imprimirse. En realidad, no existe ningún conjunto de tres colores que te permita generar todos los colores y tonos posibles.

En la pantalla del monitor que tienes ante ti, igual que en tu televisor, cada pixel está en realidad constituido por tres puntos luminosos, de colores rojo, verde y azul respectivamente (algunas pantallas tienen más puntos de un color que de otro, pero esa es otra historia).

Para comprobarlo, puedes usar una buena lupa, o dejar caer suavemente una gota de agua sobre la pantalla.

Por lo tanto, un monitor sólo es capaz de emitir luz de esos colores, aunque como hemos visto antes, esto es suficiente para engañar a tu cerebro. Según el brillo relativo de cada trío de puntos verás un color u otro. Las fotografías en color usan un método similar. En tus fotos de vacaciones sólo hay rojo, verde y azul.

Pero todo esto es una consecuencia de cómo está organizada nuestra retina. Si tuviésemos cuatro o cinco tipos de conos, seguramente necesitaríamos conjuntos de cuatro o cinco colores "primarios".

Por otro lado, un animal que tenga sus conos "ajustados" a unos rangos distintos de longitudes de onda (como un pájaro, por ejemplo) verá las cosas de un modo distinto. Si tu canario pudiera hablar, te diría que los colores de tu fotografía están completamente equivocados.

Al final, a la pregunta de los filósofos hay que responderles algo así como "Ni sí ni no. Es algo un poco más complicado".

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Comentarios:
# [25 de Febrero de 2009 a las 11:29] Greg
plas, plas: GCS

Un fuera de tema inspirado por un párrafo en particular:
[Quote]"Pero, en realidad, el espectro es un continuo; y nadie sabe decir nunca donde termina un color ni donde empieza otro (ni si es capaz de diferenciar siete y solo siete, la mayoría de las personas distinguen cinco o seis). Nuestro cerebro, cuando se encuentra con una variación continua, intenta "inventar" divisiones. El que creamos ver una serie de bandas paralelas es, en realidad, una ilusión óptica."[/Quote]

¿Igual que nos inventamos razas en base a supuestas colores de piel cuando en realidad no son más que variaciones continuas de tonalidades de esta piel?

¿Igual que nos inventamos divisiones y subdivisiones administrativas (las cuales a veces reforzamos con muros de 5 metros) cuando en realidad el planeta es continuo y ni siquiera la clasificación en continentes es del todo clara?

¿Igual que que catalogamos de manera continua cosas y personas?
# [25 de Febrero de 2009 a las 11:52] Greg
Lo que quería decir con el comentario anterior es que nos resulta extremamente complicado concebir lo "continuo" y que siempre parece que nos esforzamos en "inventar" divisiones.

Aunque no es tan extraño si consideramos que nuestra principal forma de comunicación, el lenguaje, hace uso de palabras es decir algo discontinuo y limitado por naturaleza (ej: "bueno", "más o menos bueno", "correcto", "bastante malo", "malo"). ¿Será por eso que algunos prefieren las matemáticas? Pero siempre que no venga otro con ganas de "cifras redondas" en lugar de comas y muchas decimales. ;-)
# [25 de Febrero de 2009 a las 19:10] Ariom
Hum, cómo echaba de menos tus artículos de divulgación científica. Me alegro de que la migración haya sido un éxito y pueda seguir leyéndote.
# [26 de Febrero de 2009 a las 00:49] Arkangel
Muy interesante todo, de verdad. Pero, ya que estás puesto: ¿y el marrón, cual es la puñetera longitud de onda del marrón? :)
# [27 de Febrero de 2009 a las 11:36] Allan Psicobyte
Greg: La realidad es contínua , compleja, cambiante... El cerebro no tiene más remedio que "simplificarla" si quiere poder aprehender algo en todo ese caos. "Inventar divisiones" es una de las formas de hacerlo. Otra cosa es que sean realidades objetivas...

Ariom: Gracias.

Arkangel: Como en el ejemplo del cian, el marrón no tiene una longitud de onda, es el intento del cerebro de reunir la información de un montón de longitudes de onda.

# [1 de Marzo de 2009 a las 17:17] San Tanás
G R A C I A S
# [15 de Enero de 2010 a las 12:42] Julio
Me gusto mucho la nota, te comento soy artista plastico, y para hacer mis colores y obras. Trabajo con tres luz, roja, amarilla y azul. Las cual prendo y apago, decuardo con el color que trabajo. Lo que logro es exatamente lo que describes en tu nota, engañar al cerebro. Claramente si uno pone el rojo y al lado azul, se podruce una sensacion, como frio o calor. Tambien al realizar un Obra tengo en cuenta como se vera con poca luz. De hecho la mejor forma de empezar a pintar es con poca luz, "menos información". luego se aumenta la luz y asi la Obra puede ser contemplada con muy poca luz. El efecto que produce trabajar con los paramatros del prisma luz y no con los parametros que comentaste de rojo, amalillo y azul.
Es que los colores cambian de acuerdo a como este este iluminado. Por ejemplo si de muy temprano por la mañana la Obra destacara unos detalles X y por la tarde otros detalles X. Y asi susesibamente. Tambien si esta nublado el obserbador lo vera de otra forma. "Asi que el secreto de toda buena obra, no es la tecnica, ni la forma, etc. Es mas bien la capasidad que tienen los colores de sobrevivir al paso del tiempo" Asi es como se valora mucho a una Obra que tiene 500 años de vida, no por el dibujo, mas bien por que los colores cambiaron muy poco. Entre los artista se dice que lograr que un color dure tanto tiempo como el oro es aver logrado vida eterna.
Bueno me fui de tema. Pero queria comentar esto aca, ya que me parece bueno expresarlo desde mi punto de vista artistico.
Sal2 Allen P. Muy buena notas tienes. Me gusto muxo el articulo del Tao de la programación.
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