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Colorimetría III: espacio de color RGB, HSV y HSL

Cromóforos

Desde hace siglos intentamos definir los colores de una forma objetiva, sin embargo ya hemos visto que existe una fuerte componente interna en lo que entendemos como color.

Subjetivamente un simple cambio en el brillo puede hacernos percibir un tono de un color diferente. Un matiz próximo al violeta lo vamos percibiendo cada vez más azul según aumentamos su intensidad (fenómeno Bezold-Brücke). O qué decir del marrón, que tan solo es naranja oscuro(las dos manchas de la imagen son exactamente del mismo color).

Sin embargo el caso más interesante es el Magenta: cuando mezclamos colores monocromáticos nuestro cerebro hace una media de las longitudes de onda para ver el resultado (Rojo+Verde=Amarillo, Verde+Azul=Cian, …), sin embargo, con el Rojo y Azul no vemos Verde, sino que crea artificialmente un color nuevo inexistente en el mundo real y sin una longitud de onda asociada, el Magenta.

A pesar de todas estas dificultades inherentes, se han llegado a definir los colores de varias formas que resultan muy útiles en ciertas aplicaciones, son los llamados Espacios o Modelos de Color.

Modelo RGB

El modelo RGB representa los colores como una mezcla aditiva de los colores primarios Rojo (R), Verde (G) y Azul (B), idea basada en el tricromatismo de los receptores de nuestro sistema de visión, los conos L, M y S.

En este espacio, de especial relevancia en el mundo de la electrónica, cada color queda representado con la intensidad de cada uno de los 3 canales en una escala del 0 al 255: el (0,0,0) sería el negro, (255, 0, 0) rojo, (0, 255, 0) verde, (0, 0, 255) azul… y el (255, 255, 255) el blanco.

Sin embargo este modelo RGB cuenta con importantes limitaciones a la hora de representar ciertos colores (sobre todo los próximos al cian, donde el aporte de rojo debería ser negativo), por lo que fue necesaria la creación de otro espacio de color para poder representarlos de una forma más completa, el espacio de color CIE 1931 XYZ. 

Modelo HSL

El modelo HSL describe los colores con los parámetros Matiz, Saturación y Luminosidad, definiéndose esto último como el promedio entre el mínimo y el máximo valor de sus coordenadas RGB.

La principal diferencia con el espacio HSV es que si partimos de un matiz puro y bajamos la saturación al mínimo en el modelo HSV obtendríamos el color blanco y en el HSL el gris.

Existe una transformación -no lineal- entre este espacio de color y el RGB. En la figura de la derecha se muestra cómo la paleta del Microsoft Paint permite jugar entre ambos espacios para conseguir un mismo color, lo cual lo convierte en un ejercicio muy didáctico para comprender ciertos conceptos tratados en este artículo.

Modelo HSV

El espacio HSV (o HSB) define los colores en función de tres factores.
. Matiz es lo que común -y erróneamente- llamamos color: la longitud de onda dominante. 
. Saturación mide la pureza de un color, es decir la ausencia de otros colores: un color con el 100% de saturación se conseguirá tan solo con su matiz monocromático o espectral.
. Valor o Brillo hace referencia a la intensidad de la luz, es decir, la cantidad de luz que hay en ese color, desde un 0% (negro) al 100%.

* Imágenes: wikipedia.org

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Solución II:
Telegestión de punto a punto

La solución más avanzada, que habilita el control, la gestión y el almacenamiento de información a nivel de luminaria individual. Permite el dimado telemático tanto de forma unitaria como grupal, y la lectura detallada de parámetros eléctricos de cada punto de luz, además detectar de forma inmediata problemas, consumos excesivos o fallos en luminarias específicas.
POWER LINE SUPPLY (PCL)

Hardware en la luminaria

Comunmente, nodos internos de diseño propietario. No existe elementos de tecnologia PLC estandares.

Comunicación con luminarias

Mediante red eléctrica 230Vac 50/60Hz.
Código de comunicación introducido en onda sinusoidal.

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla, lee y almacena los parámetros de la instalación.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos generales en la instalación.
  • Depende del estado del cableado de la red eléctrica para enviar la información. Posibilidad de fallos en la comunicación por estado del cableado.
  • En caso de fallo total de la red eléctrica, los equipos no avisarían del fallo al no tener alimentación.

¿Qué elementos son necesario para este control?:

  1. Equipo con tecnología PLC que permita la modificación vía red eléctrica.
  2. Controlador PLC inalámbrico por cada centro de mando.
  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.
  4. Usuario web del sistema de control de la instalación.
RADIOFRECUENCIA

Hardware en la luminaria

Se ha extendido el estandar Zhaga Book 18 + Driver D4i para elementos de telegestión en luminarias. Permite modificar el sistema de telegestión sin abrir la luminaria ni modificar elementos internos.

Comunicación con luminarias

Mediante Radiofrecuencia.
Cada tecnología usa una estructura distinta de conexión, aunque todas sean radiofrecuencia.

Modelos de Radiofrecuenia 

RADIOFRECUENCIA 6LOWPAN

Topologia en malla

Todas las luminarias están contectadas al switch, y además conectadas entre sí

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla, lee y almacena los parámetros de la instalación.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos generales en la instalación.
  • Es necesario introducir elementos extra en el centro de mando si se quiere realizar control y lecturas remotas.
  • Es necesario Gateway/Puerta de enlace. Si la conexión del Gateway falla no se podrá controlar las luminarias.
  • Necesario estudio de cobertura

¿Qué elementos son necesarios para este control?:

  1. Equipo con tecnología 6LoWPAN por luminaria.

  2. Gateway 6LoWPAN cada 250 luminarias

  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.

  4. Usuario web del sistema de control de la instalación

Topologia en estrella

Todas las luminarias están conectadas al switch

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias individuales.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos en luminarias individuales.
  • Independiente del estado de red eléctrica.
  • Geolocalización automática y amplio alcance de señal.
  • Conexión en estrella: posibles problemas de conexión y menor velocidad de transmisión.
  • Es necesario introducir elementos extra en el centro de mando si se quiere realizar control y lecturas remotas.
  • Es necesario Gateway/Puerta de enlace. Si la conexión del Gateway falla no se podrá controlar las luminarias.
  • Necesario estudio de cobertura.

¿Qué elementos son necesarios para este control?:

  1. Equipo con tecnología 6LoWPAN por luminaria.

  2. Gateway 6LoWPAN cada 250 luminarias

  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.

  4. Usuario web del sistema de control de la instalación

Topologia punto a punto

Todas las luminarias están conectadas a la nube

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias individuales.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos en luminarias individuales.
  • Independiente del estado de red eléctrica.
  • Geolocalización automática y amplio alcance de señal.
  • No es necesario Gateway, cada luminaria dispone de conexion 4G/5G.
  • Es necesario introducir elementos extra en el centro de mando si se quiere realizar control y lecturas remotas.
  • Es necesario estación transmisora LTE en los alrededores.
  • Alto coste en comunicaciones, una SIM por luminaria.
  • Necesario estudio de cobertura.

¿Qué elementos son necesarios para este control?:

  1. Equipo con tecnología NARROWBAND Iot por luminaria + SIN 4G/5G por luminaria.

  2. Usuario web del sistema de control de la instalación.

Solución I:
Control grupal mediante telegestión de cuadro

Modificación remota del perfil de regulación de todas las luminarias de la misma línea eléctrica.
  • Controla, lee y almacena los parámetros globales de la instalación
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos generales en la instalación.
  • No controla lumirarias individualmente.
  • No reporta lecturas ni errores de luminarias individuales.

¿Qué elementos son necesario para este control?:

  1. Equipo electrónico que permita la modificación vía red eléctrica.
  2. Controlador inalámbrico por cada centro de mando.
  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.
  4. Usuario web del sistema de control de la instalación.

Solución Base:
Control mediante regulación horaria

Introducción de perfiles horarios donde se reduzca la potencia de las luminarias en aquellas horas con menor afluencia de tránsito.
  • No tiene ninguna función para controlar ni leer los parámetros de instalación.
  • No se generan avisos de fallos en la instalación.

¿Y si fuera necesario modificar el perfil por cambio de afluencia durante el año?:

Por ejemplo; una ciudad turística. en verano tiene una transito más elevado de afluencia y durante más horas nocturnas, por lo que sé necesita una iluminación del 100%.

  1. Equipo electrónico que permita la modificación vía red eléctrica.
  2. Se requiere conectar un programador del fabricante en el centro de mando.
  3. In situ, un operario debe introducir la modificación del perfil requerido
  4. El programador generará una secuencia de encendido / apagado que se traducirá en una modificación del perfil.