En colorimetría, el OSA-UCS (Optical Society of America Uniform Color Scales) es un espacio de color publicado por primera vez en 1947 y desarrollado por el Comité de Escalas de Color Uniformes de la Optical Society of America . [1] Los sistemas de ordenamiento de color creados anteriormente, como el sistema de color Munsell , no lograban representar la uniformidad perceptiva en todas las direcciones. El comité decidió que, para representar con precisión las diferencias de color uniformes en cada dirección, sería necesario utilizar una nueva forma de geometría cartesiana tridimensional. [1] [2]
El desarrollo del OSA-UCS se llevó a cabo durante muchos años, desde 1947 hasta 1977. No mucho después de que la CIE desarrollara el primer modelo matemático de color , David MacAdam demostró que al seleccionar un color en el diagrama de cromaticidad de la CIE , no se podía garantizar que los colores de la misma diferencia de color percibida alrededor de este color estuvieran a la misma distancia de color con respecto al color de referencia. [1] En términos más simples, la distancia euclidiana entre dos colores cualesquiera en el diagrama de cromaticidad no se podía utilizar como una medida uniforme de la diferencia de color percibida. Inmediatamente después de este descubrimiento, se comenzó a trabajar para crear un espacio que se comportara de manera uniforme en todas las direcciones de la diferencia de color.
Partiendo de una muestra de 59 mosaicos de colores con diferencias de color no uniformes, la OSA pidió a 72 observadores que juzgaran las diferencias de color entre los diferentes mosaicos de muestra. [2] A partir de los datos recopilados, se desarrollaron fórmulas y se definieron parámetros para crear el nuevo espacio de color uniforme. Eligieron el observador de referencia de 10 grados y el iluminante D65 para caracterizar el espacio uniforme y un fondo gris neutro de 30% de reflectancia. Al final, se produjeron 558 muestras de color (424 de paso completo y 54 de medio paso) y fueron distribuidas por la OSA. [1]
El sólido de color ideal con puntos a la misma distancia de un punto central es una esfera; sin embargo, una colección de esferas no se puede empaquetar para formar un sólido más grande sin espacios. La geometría que finalmente eligió OSA es una red romboédrica basada en un cuboctaedro . Cada uno de los 12 vértices de este sólido está a la misma distancia del centro, así como de cada uno de sus vecinos. El último paso para completar esta geometría fue un reescalado del eje L vertical, para lograr ubicaciones de coordenadas enteras para la descripción del color. La uniformidad de la distancia de color se mantiene, ya que solo se escalan las dimensiones del eje y el escalado se tiene en cuenta en la fórmula de la distancia de color. [1]
Las tres dimensiones perpendiculares del OSA-UCS son la dimensión de luminosidad L , la dimensión amarilla j (una dimensión oponente amarilla/azul ) y la dimensión verde g (una dimensión oponente verde/roja ).
La escala de luminosidad del color sólido OSA-UCS varía verticalmente desde aproximadamente -10 a 8. La luminosidad UCS de 0 corresponde al gris de fondo neutro reflectante del 30 % seleccionado para sus muestras, mientras que los tonos más claros tienen valores positivos y los tonos más oscuros tienen valores negativos.
La dimensión amarilla del sólido de color OSA-UCS se extiende horizontal y perpendicularmente a la dimensión L. Se trata de una dimensión cromática amarillo-azul que varía desde valores positivos que parecen más amarillentos hasta valores negativos que parecen más azulados. Un valor j de 0 se encuentra a lo largo del eje neutro.
La dimensión verde del OSA-UCS se extiende de forma horizontal y perpendicular a las dimensiones L y j . Este eje cromático verde-rojo varía desde valores positivos más verdosos hasta valores negativos más rosados. Nuevamente, un valor g de 0 se encuentra a lo largo del eje neutro (L).
La estructura cuboctaédrica del sólido de color OSA-UCS se puede dividir geométricamente en 9 planos, conocidos como planos de clivaje . Estos 9 planos de clivaje se definen como: [3]
La diferencia de color OSA-UCS se define por la distancia euclidiana simple entre dos colores en el espacio de color, que tiene en cuenta la escala realizada en el eje L. La fórmula utilizada para calcular la diferencia de color entre el color 1 y el 2 es:
Debido al diseño del sistema, la diferencia de color entre dos vecinos en el espacio de color OSA-UCS es siempre 2. Las pequeñas diferencias de color se pueden calcular con precisión utilizando esta fórmula. Sin embargo, las diferencias de color más grandes requieren una corrección no lineal para lograr una mayor precisión. [1]
Para realizar una conversión analítica de un valor CIEXYZ a OSA-UCS se deben seguir los siguientes pasos. En primer lugar, se debe calcular un factor que represente el efecto Helmholtz-Kohlrausch a partir de las coordenadas de cromaticidad x e y :
A continuación determine la reflectancia luminosa modificada:
Luego calcula el factor de modificación de luminosidad y croma :
Convierta los valores XYZ a RGB utilizando la transformación de matriz lineal:
Por último, calcula a y b :
y multiplicarlos por C para obtener OSA-UCS g y j :
Aunque no existe una conversión de forma cerrada de OSA-UCS a CIEXYZ , se han escrito solucionadores numéricos, incluido uno basado en el método de Newton-Raphson [5] [6] y otro basado en una red neuronal artificial . [7]
Este artículo revisa el algoritmo de Kobayasi y Yosiki para la conversión de OSA-UCS a coordenadas XYZ. Corrige algunos errores en las funciones involucradas y las suposiciones iniciales y demuestra que cientos de miles de coordenadas se pueden convertir en menos de un segundo con total precisión.
