La percepción del color de un objeto se produce cuando la luz, incide en el mismo y se absorbe parte de dicha luz y refleja el resto.

La luz es una radiación electromagnética, una emisión o propagación de energía en forma de ondas. Cada onda electromagnética tiene una longitud de onda particular o distancia de una cresta a la otra. Los tipos de radiación van desde las longitudes de onda larga, ondas de radio, hasta las longitudes de onda corta, rayos X. La parte visible del espectro electromagnético que percibe el ojo humano se encuentra aproximadamente entre la longitud de onda de 400 nm y 700 nm. La combinación de todas las longitudes de onda visibles produce la denominada luz blanca.

Cuando la luz blanca incide en un objeto, una parte se absorbe y otra se refleja. Un objeto que vemos de un color, por ejemplo azul, no es más que un objeto que refleja en el extremo azul del espectro, aproximadamente 400-500nm, y absorbe las longitudes de onda medianas y largas, correspondientes a los colores restantes. Es decir, el objeto refleja las ondas con longitud correspondiente al azul, nuestro ojo capta esas longitudes y nuestro cerebro la convierte en lo que interpretamos como el color azul. 

El resto de colores puros seguirían el mismo patrón de absorción y reflexión, y las mezclas o matices intermedios consistirían en varias longitudes de onda reflejadas con diferentes intensidades.

También tenemos que incluir el blanco y el negro, que, aunque comúnmente los denominamos colores, en realidad no son colores que se correspondan con radiación de una determinada longitud de onda. El color negro es el no reflejo de luz. Y el blanco es acromático, es decir es la combinación de todas las radiaciones de longitud de onda pertenecientes al espectro visible y su reflejo.

Y que ocurre con el color gris. La gama de grises sería una escala situada entre el negro (ausencia de luz) y el blanco (máxima luminosidad). Es acromático y está compuesto, al igual que el blanco, de todas las longitudes de onda. Los objetos que percibimos como grises absorben cierta cantidad de luz y reflejan radiaciones de todas las longitudes de onda, pero con menor reflectancia. Los objetos de color grises oscuro absorben más luz, y grises claros absorben menos luz.

Todo este proceso de la visualización de los colores se basa en tres parámetros: la reflectividad de un objeto, la fuente de luz y la fisiología humana.

El ojo humano percibe el reflejo, mediante los tres tipos de conos ubicados en la retina (cada uno de ellos es sensible de forma selectiva a la luz de una longitud de onda determinada, verde, roja y azul), y el cerebro humano los interpreta como colores. El espectro visible para el ser humano se encuentra entra la luz violeta y la luz roja. Se estima que los humanos pueden distinguir hasta un millón de colores.

Pero que ocurre cuando dos colores, que no son realmente iguales, aparecen de color parecido en ciertas condiciones, pero se muestran diferentes si se modifica algún elemento externo, es un fenómeno que se denomina Metamerismo. El metamerismo es un fenómeno psicofísico determinado por condiciones externas al objeto (fuente de luz, observador, geometría…).

Las coincidencias metaméricas pueden verse modificadas por : 

Metamerismo geométrico, modificación del ángulo de visión, dos muestras de color iguales pueden ser percibidas como diferentes si el ángulo de visión del objeto cambia, esto se debe a la reflectancia de ciertos materiales.

Metamerismo del observador. El metamerismo de observación depende completamente del sujeto que mira la muestra. La sensibilidad cromática es única para cada individuo (incluso puede ser diferente para cada ojo). Una persona podrá ver dos muestras de un mismo color bajo una misma fuente de iluminación y otra persona las verá diferentes bajos las mismas condiciones lumínicas. La razón de este caso suele ser biológica. Dos personas pueden tener diferentes proporciones de conos sensibles a la radiación de longitud de onda larga y de conos sensibles a radiaciones de longitud de onda más corta. Es considerada la más subjetivas dado que ninguna persona percibe el color de la misma manera que otra, además de factores como la edad e incluso el o pueden provocar variaciones en las percepciones. Las anomalías en la visión del color pueden darse cuando uno o más tipos de conos no funcionan como deberían. Puede ser que los conos sean inexistentes, que no funcionen o que detecten un color distinto al normal. El daltonismo (confusión rojo-verde) es la anomalía más habitual. 

Metamerismo de campo, modificación de la distancia.  Cuando un mismo observador, con una misma iluminación, ve las muestras de un color y si se modifica la distancia desde la que observa puede verlas de diferente color. Ocurre porque los tres tipos de conos en la retina varían desde el centro del campo visual a la periferia, los colores coinciden cuando se ven como objetos muy pequeños y aparecen diferentes cuando se presentan como áreas de color grandes. 

Metamerismo por contraste. Por regla general, los fondos blancos tienen a oscurecer los colores cuando los rodean. Con los fondos negros ocurre lo contrario.

Metamerismo de iluminancia. Dos muestras de color son coincidentes para un observador con un tipo de iluminación, pero que se perciben diferentes cuando son iluminadas por otra fuente de luz. Es básicamente la mayoritaria.

¿Porque la apariencia o el color de los objetos iluminados pueden verse modificado, cuando se ilumina con diferentes fuentes de luz? 

Cada fuente de luz artificial o natural se caracteriza por un rango de diferentes longitudes de onda del espectro visible. Las fuentes luminosas no son puras, en el sentido que no emiten luz de una sola longitud de onda, sino de un conjunto. Lo que produce en la práctica es que un objeto iluminado por una fuente de luz que no incorpore longitud de onda de color azul no reproducirá ese color por la falta de su reflejo. Si un rango luminoso no figura no se reflejará sobre los objetos.

El espectro luminoso o el rango de longitud de ondas de una fuente se valora con el índice de reproducción cromática. Los métodos para evaluar la reproducción cromática en las fuentes de luz blanca pueden ser:

• Índice de reproducción cromática (CRI) 
• IES TM-30-15

La reproducción cromática es la capacidad de una lámpara de reproducir colores con la mayor naturalidad posible (el sol es la fuente de luz de referencia). Uno de los métodos para medir la calidad de la reproducción cromática y representarla es el índice de reproducción cromática CRI (Colour Rendering Index) utiliza 8 muestras de color o la métrica de CRI extendida que utiliza 15 muestras.

El índice TM-30-15 utiliza 99 muestras de color en su cálculo (Rf), lo que proporciona una métrica estadísticamente mucho más representativa de la capacidad de una fuente de luz para reproducir fielmente los colores. La mejor puntuación posible seria 100 en ambos casos. Además, el IES TM-30-15 añade la evaluación de la saturación de los colores (Rg). La combinación, Rf y Rg posibilitan la consideración diferenciada de la reproducción cromática de una fuente de luz y ponen en evidencia que dos fuentes de luz con valores de Rg idénticos podrían, dependiendo de su composición espectral (SPD), tener un efecto muy diferente en la apariencia del color de un objeto.  El SPD (Spectral Power Distribution) es una representación gráfica del espectro de emisión en las longitudes de onda visible.

Esta interacción compleja significa que el color de un objeto puede cambiar cuando se ilumina por dos fuentes de luz.  Aunque las dos fuentes de luz tengan exactamente las mismas coordenadas de cromaticidad, si sus SPD difieren, la luz reflejada también será diferente produciéndose un posible efecto metamerico. Aunque el efecto metamerico suele ser infrecuente puede producirse con algunos colores con componentes espectrales únicos que se combinan especialmente con grises, marrones, beige, malva, lila, marrón (donde la percepción del color es compartida por los tres tipos de conos). A medida que los colores se vuelven más saturados, la gama de posibles coincidencias metamericas disminuye. 

En resumen, la percepción del color de un objeto no depende solamente del objeto en sí mismo, sino también de la fuente de iluminación, el área que rodea al objeto y del cerebro humano. 

Estos parámetros al ser alterados pueden afectar el color percibido. Esto puede evidenciarse cuando se sustituye luminarias existentes por otras luminarias más eficientes, pero con diferente espectro luminoso, siendo un valor en proyectos museísticos donde la percepción de colores o materiales es básica para la observación y donde la reproducción cromática es fundamental.

El color es muy importante para colecciones pictóricas, lo que sugiere que la reproducción cromática debe ser la prioridad. Hasta hace unos años esto significaba iluminación con luz halógena con un componente espectral continúo parecido a la luz natural. Con la aparición de la tecnología LED y su mayor eficiencia la sustitución de luminarias ha supuesto un reto en algunos museos.

El LED es un componente electrónico que emite luz. Los primeros LED eran azules y fueron desarrollados por primera vez por Henry Paul Maruska en 1972 utilizando nitruro de Galio (GaN) sobre un substrato de zafiro. Se empezaron a comercializar por Cree, Inc. en 1989. Sin embargo, ninguno de estos LED azules era muy brillante. El primer led azul de alto brillo fue presentado por Shuji Nakamura de la Nichia Corp. en 1994 partiendo del material Nitruro de Galio-Indio (InGaN). El logro de una alta eficiencia en los ledes azules fue rápidamente seguido por el desarrollo del primer led blanco. Los LED no producen luz blanca directamente. El uso de un LED azul con revestimiento de fósforo convierte la luz azul en luz blanca. Este método implica el recubrimiento con fósforos de diferentes. El Led resultante de la combinación es un led blanco con un convertidor de fósforo (PCLED). Si se aplican varias capas de fósforos de colores distintos se ensancha el espectro de emisión, incrementándose efectivamente el valor del índice de reproducción cromática (IRC) de un led. La combinación de diferentes fósforos difiere entre un modelo y otro, lo que produce múltiples espectros que son blancos, pero con diferentes composiciones espectrales. La apariencia de los objetos iluminados, debido a esta  característica, puede modificarse a medida que el espectro varía. Este fenómeno óptico hace que un objeto de un color pueda parecer de otro color si el fósforo asociado no emite en esa longitud de onda.

El reemplazo de la iluminación de halógenas en proyectos museísticos por tecnología LED supone ventajas en términos de ahorro energético y puede aportar una iluminación de mayor calidad. El LED permite ajustando los componentes del fosforo mejorar el índice de reproducción cromática permitiendo acercarse más a la iluminación natural incluso mejorando la reproducción cromática de la luz halógena. Además, la iluminación LED puede resaltar las distinciones de color más sutiles en las pinturas y otras obras de arte, y permite a los visitantes del museo ver los mejores niveles de contraste y detalle en cada pieza aportando una nueva visión añadiendo elementos visuales nuevos.

Un ejemplo de ello es la sustitución de luminarias del Museo Alemán de la Tecnología de Berlín, por ERCO en 2017. La iluminación del museo fue encomendada al diseñador de iluminación Karsten Krause. El cambio a la tecnología LED permite al museo ahorrar anualmente 125 000 euros en costes energéticos. Para Hoppe, vicedirector del museo, hay otro aspecto como mínimo igualmente importante: el paso de gigante cualitativo en la iluminación del museo. «La nueva luz nos permite, tanto a nosotros como al público, descubrir cosas que hasta ahora no habíamos visto». 

Otro proyecto es la renovación del Museo de la Alhambra por ERCO. A finales del 2016 se terminó con la renovación de la iluminación del Museo de la Alhambra sumándose así a los numerosos museos que emplean tecnología led. El resultado final ha sido superior a las expectativas, consiguiendo una iluminación que respeta la idea original, aporta mejor modelado, mejor reproducción de algunos colores y mejor revelación de las texturas. 

La sustitución de la iluminación en el Museo MARQ en el 2016, por luminarias ERCO, es otra muestra representativa. El director del Museo, Manuel Olcina, señalo que muchas piezas y espacios de las salas quedaban deficientemente iluminadas y era difícil para los visitantes distinguir o apreciar en ellas su valor estético o histórico. En este sentido, explico Olcina, “el cambio de iluminación supone en cierta forma una reinauguración de la exposición permanente del Museo. En la práctica de la museografía, la iluminación es uno de los aspectos fundamentales para lograr que una exposición sea atractiva, puesto que de ella depende en muchos casos transmitir o incrementar emociones al público que las contempla, así como permitir distinguir con nitidez los recursos de texto o gráficos”. 

El Museo Carmen Thyssen Málaga inicio la renovación de su sistema de iluminación con tecnología LED en 2017 por ERCO. Los cambios pretenden mejorar los niveles de eficiencia energética, la conservación de las obras expuestas de la Colección permanente y las temporales, y favorecer la apreciación en unas condiciones más próximas a la luz natural que permitirá que se incremente la nitidez de visión, se intensifiquen los colores y se genere un efecto de profundidad sin distorsionar las composiciones.

En resumen, la representación de los colores es un proyecto museístico exige pensar en términos de calidades de la luz. La sustitución de la iluminación actual por una iluminación más eficiente con Led supone un reto y abre nuevas posibilidades permitiendo redescubrir la exposición museística. De ahí que en cada exposición se plantee la cuestión de cuáles son las herramientas de iluminación más adecuadas, no todos los leds permiten la misma calidad y estabilidad de luz. En ERCO lleva décadas estudiando la percepción perfecta del arte. Además de la tecnología de lentes precisa y altamente eficiente, una reproducción cromática brillante y un espectro libre de IR y UV garantizan la protección conservadora.

Bibliografía

• www.marqalicante.com/Noticias/es/El-MARQ-cambia-las-luces-de-todas-sus-salas-temporales-por-otras-de-mayor-eficiencia-energetica 
• www.carmenthyssenmalaga.org/reportaje/iluminacion-led
• www.erco.com/service/press-release/projects-2/relighting-of-the-german-museum_2577
• smart-lighting.es/reiluminacion-museo-aleman-tecnologia-erco/
• diariodesign.com/2018/11/erco-ilumina-museo-fotografia/
• revistaled.com/proyectos/museo-la-alhambra-una-nueva-luz
• www.specgradeled.com/museums-using-led-technology-preserve-paintings/
• www.lucescei.com/en/noticias-y-eventos/noticias/news/detail/News/nuevos-colores-nueva-luz-las-salas-de-exposicion-del-museo-kunsthalle-de-hamburgo-tras-la-renovac/
• support.hunterlab.com/hc/en-us/articles/202021635-Metamerism-Index
• https://www.iluminet.com/2018/06/11/que-es-metamerismo/

Imagenes aportadas por la autora:

Eva Sanahuja, departamento de Lighting Design de ERCO