Principios y técnicas básicas en colorometría
- Introducción
En odontología, los criterios principales para el éxito estético de una restauración son la correcta elección de la forma, el color y el acabado superficial. En su práctica diaria, el dentista se enfrenta con frecuencia al problema de determinar el color de los dientes naturales. Este tema siempre ha sido considerado delicado por la mayoría de los profesionales y protésicos de laboratorio. La subjetividad de la elección visual, a menudo practicada en un entorno lumínico inadecuado, y las dificultades de reproducción del color en el laboratorio llevan a la profesión a interesarse por dispositivos de medida colorimétricos, espectrofotométricos u otros sistemas innovadores, cada vez más numerosos en el mercado.
- Propiedades ópticas
2 . 1 – Los cuatro niveles que intervienen en la determinación del color
La naturaleza de la fuente de luz es el primero de estos niveles. Se requiere una fuente de luz adecuada, en cuanto a intensidad y tipo. Con poca luz podemos distinguir la forma de un objeto, pero no podemos determinar su tono exacto. La iluminación azul o roja cambia por completo la determinación de este tono. Nos parecería ridículo elegir un tono con esa iluminación. Sin embargo, lo mismo ocurre con la iluminación mediante lámpara incandescente o tubo de neón, su naturaleza es muy diferente y modifica insidiosamente nuestra elección de color en comparación con una elección realizada con luz diurna.
El segundo nivel es el objeto observado. Puede ser extremadamente complejo, combinando varios colores, su transparencia y su estado de superficie harán confusa la elección. La luz reflejada o transmitida por el objeto al sensor, el ojo, depende de la naturaleza de la fuente.
El ojo es el tercer nivel . Capta una porción limitada de los fotones a través de sus células sensoriales, los bastones y los conos. Este es el espectro visible. Transmite información al centro de la visión, a nivel de la corteza occipital.
El cuarto y último nivel corresponde a la corteza occipital donde se recogerá y analizará la información transmitida.
Las anomalías pueden existir y, si bien en ciertas profesiones, como la de los especialistas audiovisuales, se buscan sistemáticamente, no se buscan en los dentistas. La discromatopsia parcial (daltonismo) es una alteración de la visión del color. El más común es la confusión de tonos verdes y rojos, menos común, la confusión de tonos azules y amarillos. Por último, algunos sujetos no pueden distinguir ningún color, sólo matices de gris: esto es acromatopsia.
Pero más allá de estas condiciones, es importante saber que la visión se entrena desde la infancia y que el cerebro completa e interpreta las imágenes dándoles significado. Cada uno tendrá por tanto una visión subjetiva y su propia interpretación personal. Por lo tanto, es necesario practicar la identificación de tonos.
2 . 2 – Las tres características del color
2 . 2 . 1 – Brillo
( sin.: brillo, luminancia o valor, término inglés “value”)
El brillo es la cantidad de luz reflejada. Si se refleja todo el espectro de la luz diurna, el objeto observado es blanco. Si no se refleja nada, el objeto es negro. En este intervalo, dependiendo de la cantidad de luz el objeto aparece más o menos gris. La dificultad de elegir el brillo es ignorar el tono y la saturación del tono. Las células especializadas en la luz son los bastones.
2 . 2 . 2 – El tinte
( sin.: tono cromático, cromaticidad, tono, término inglés “hue” )
Este tono está vinculado exclusivamente a la longitud de onda dominante de la luz reflejada. Es parte del espectro visible ( figura 1 ).
Figura 1: Radiación electromagnética y espectro visible
El límite del espectro visible varía de individuo a individuo, los extremos pueden ser de 380 nanómetros a 800 nanómetros. Los rayos ultravioleta e infrarrojos no son visibles. Los 6 o 7 colores que normalmente se enumeran son: violeta (e índigo) [380-450 nm], azul [450-490 nm], verde [490-560 nm], amarillo [560-590 nm], naranja [590-630 nm], rojo [630-800 nm]. El límite azul-verde-índigo es difícil de discernir. En realidad, la variación de tono es continua y esta distinción es completamente arbitraria. El ojo (conos) es más sensible en el rango verde-amarillo y menos sensible en el rojo y el azul.
2 . 2 . 3 – Saturación
( sin.: intensidad, densidad del color, en español “croma” )
Esta es la cantidad de tinte en el material. Para diluir un tono, simplemente agréguele blanco.
El color es por tanto la asociación de estas tres características: brillo, tono y saturación. Por lo tanto, conviene distinguir entre color y tinte, que en el lenguaje cotidiano suelen usarse indistintamente.
- Modelado de color y dimensiones colorimétricas
Para clasificar estos colores se utilizan dos sistemas. El más antiguo es el sistema Munsell. Hoy en día se utiliza el sistema L*a*b* ( figura 2 ).
Sistema CIE L*a*b:
Esta es la esfera cromática. Adopta el sistema de representación de colores L*a*b, establecido por la Comisión Internacional de Iluminación, encargada de diseñar una tabla de
Colores estandarizados basados en un principio matemático, capaces de satisfacer la búsqueda de precisión y objetividad. Este sistema es una evolución del anterior, creado para satisfacer todas las aplicaciones y requisitos industriales modernos.
L* es el eje vertical que cuantifica el brillo; a* y b* son las coordenadas de cromaticidad rectangulares donde el eje (-a*, +a*) es el eje verde-rojo y el eje (-b*, +b*) es el eje azul-amarillo.
Los dientes humanos naturales ocupan un espacio con forma romboidal comúnmente llamado
“plátano cromático”
Se trata de una zona alta en la esfera cromática, y bastante próxima al eje blanco-negro L*. Esto significa que los dientes naturales son muy brillantes y desaturados. Además, se encuentra en el cuadrante entre el eje +a* (rojo) y el eje +b* (amarillo): el tono cromático de todos los dientes naturales es amarillo-naranja.
Además de esta demostración, este modelo es de gran interés: permite expresar fácilmente una diferencia de color entre dos objetos, denominada ΔE, corresponde a la distancia entre dos puntos de color en la esfera y se calcula mediante la raíz de la suma de los cuadrados de las diferencias entre variables:
ΔE= [(L* 1 -L* 2 ) 2 + (a* 1 -a* 2 ) 2 + (b* 1 -b* 2 ) 2 ] ½
Sistema CIE L*C*H:
Según las recomendaciones de una conferencia de 2003 sobre la medición del color en nuestra profesión, este tercer sistema desarrollado por la CIE sería el más adecuado para nuestra actividad, y en particular para la investigación.
El sistema es idéntico al espacio de color L*a*b, excepto que la posición de un color en el espacio se describe mediante sus coordenadas polares, en lugar de sus coordenadas angulares.
Similar al espacio L*a*b, la luminosidad L* es el eje vertical y varía de cero (negro) a cien (blanco), y la saturación c* (croma) está representada por la distancia entre la ubicación del color y el eje neutro vertical.
El tono se mide en un ángulo que varía entre 0° y 360°. Los ángulos que van de 0° a 90° representan rojos, naranjas y amarillos. De 90° a 180°, representan amarillos, amarillos y verdes, y verdes. De 180° a 270°, representan verdes, cianes (azul-verde) y azules.
Finalmente de 270° a 360°, representan azules, púrpuras, magentas, y luego vuelven a
rojo.
- Propiedades ópticas de la radiación luminosa
Cuando la luz incide en la materia, pueden suceder tres cosas: la energía puede reflejarse, transmitirse o absorberse.
- Absorción:
Cuando la luz incide sobre un material, parte de la radiación no se refleja ni se transmite, sino que se absorbe. Luego se convierte en calor. Cualquier radiación absorbida se resta del color percibido. Son los rayos no absorbidos los que determinarán el color del objeto así como sus propiedades complementarias. Por ejemplo, un objeto se considera rojo cuando absorbe todas las longitudes de onda violeta, azul, verde, naranja y amarilla, y refleja sólo las rojas. Un cuerpo que absorbe todas las longitudes de onda se percibe como negro.
- Transmisión:
Estos fenómenos dependen del número de partículas incluidas en el objeto y de su tamaño. Determinan la translucidez y viceversa la opacidad del objeto. Un material que no permite ninguna transmisión es completamente opaco.
- La refracción es el cambio de dirección de una onda de luz cuando pasa de un medio a otro. Así, la luz que incide sobre un material translúcido hará que algunos de sus rayos se reflejen y otros penetren en el material cambiando de dirección. Un material que no cambia la dirección de los rayos que lo atraviesan se dice que es transparente.
- La difracción es el fenómeno por el cual las ondas de luz pueden pasar alrededor de obstáculos de dimensiones aproximadamente iguales a sus longitudes de onda.
Este comportamiento particular de la luz se encuentra a través del esmalte dental natural. Condiciona su translucidez.
- La dispersión es la propagación de los rayos de luz en un haz en todas las direcciones.
- Reflexión:
Es el cambio de dirección de una onda sobre una superficie. No penetra en la
medio. Esto ocurre cuando las partículas de un objeto son más grandes que la longitud de onda de la luz incidente.
- Características ópticas de los dientes naturales:
El diente es un objeto muy complejo de analizar: su comportamiento óptico es una combinación de muchos parámetros, empezando por el color y sus tres dimensiones fundamentales: brillo, saturación y tono cromático, pero también hay que considerar parámetros adicionales como la transparencia y translucidez, la opalescencia, la fluorescencia, el brillo superficial y las caracterizaciones. Estos efectos de luz hacen que la estructura del diente sea muy difícil de mapear, pero son los que le dan al diente su apariencia “natural”.
- translucidez
La translucidez o transparencia de un material refleja el hecho de que parte o toda la luz incidente puede pasar a través de este material. La translucidez de la dentina es del 40% mientras que la del esmalte es del 70%.
- Opalescencia
La opalescencia se refiere a los efectos azulados y anaranjados que a menudo son visibles en los bordes del esmalte natural. Hablamos del “efecto ópalo”. Observamos que en la reflexión de la luz, el esmalte refleja preferentemente las longitudes de onda cortas, lo que le confiere un aspecto azulado.
Mientras que en la transmisión de luz, el esmalte producirá una apariencia rojo-anaranjada porque permite el paso de longitudes de onda largas.
- fluorescencia
El concepto físico de fluorescencia es la capacidad de un cuerpo sometido a una radiación ultravioleta no visible de reemitir inmediatamente esta luz en una banda espectral visible de longitud de onda corta y color blanco azulado] (fig. 9 a y b). La dentina es responsable de la fluorescencia de los dientes naturales.
- El estado de la superficie de los dientes naturales puede variar mucho e influye significativamente en la percepción del color.
- Las caracterizaciones son inseparables de la descripción del color de un diente natural. Se trata de aspectos coloreados específicos y localizados como manchas blancas opacas de desmineralización.
EN RESUMEN
La dentina es responsable de la saturación, el tono del color y la fluorescencia del diente, mientras que el esmalte es responsable del brillo, los efectos de degradado, la transparencia y la opalescencia de los bordes incisales.
- Determinación de colores por espectrofotometría
Los espectrofotómetros analizan las longitudes de onda reflejadas de la luz visible policromática incidente . El espectro reflejado se mide en muchos puntos, a intervalos pequeños, y se compara con una base de datos para deducir el color del diente. Para una medición óptica, se analizan varios millones de puntos de referencia en un diente. Estos dispositivos son actualmente los más precisos y no presentan problemas con el envejecimiento de la fuente de luz.
- Conclusión
El análisis y la comunicación del color de los dientes naturales ha avanzado enormemente con el desarrollo de guías de colores que incorporan análisis de color 3D y la aparición de espectrofotómetros y colorímetros de alto rendimiento. Aún es necesario comprender el color de un diente natural.
Va mucho más allá de la definición de un tono base tomado del tercio medio del diente de referencia. También va mucho más allá del análisis tridimensional del color, tradicionalmente dividido en brillo, saturación y tono cromático. Se desarrolla profunda e íntimamente en la estratificación del tejido del diente natural. Estas son las otras seis dimensiones del color que son opacidad y translucidez, opalescencia, fluorescencia, efecto perlado, textura de
superficie y las caracterizaciones que deben tenerse en cuenta, para llegar a una descripción perfecta de lo natural.
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