IX CONGRESO NACIONAL

DEL COLOR ALICANTE 2010

Alicante, 29 y 30 de Junio, 1 y 2 de Julio de 2010

Universidad de Alicante

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C O M I T É E S P A Ñ O L D E C O L O RS O C I E D A D E S P A Ñ O L A D E Ó P T I C A

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El IX Congreso Nacional de Color cuenta con el apoyo de las siguientes entidades:

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IX CONGRESO NACIONAL DEL COLOR. ALICANTE 2010

IX Congreso Nacional de Color

Alicante,

29 y 30 de Junio, 1 y 2 de Julio

Universidad de Alicante

Departamento de Óptica, Farmacología y Anatomía Facultad de Ciencias

Instituto Universitario de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías (IUFACyT)

Universidad de Alicante

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IX CONGRESO NACIONAL DEL COLOR. ALICANTE 2010 COMITÉ ORGANIZADOR Presidente Francisco M. Martínez Verdú Universidad de Alicante Vicepresidente I

Vicepresidente II Secretaria Científica

Secretaria Administrativa Secretaria Técnica

Tesorero Vocal

Vocal

Vocal

Vocal Vocal

Eduardo Gilabert Pérez Joaquín Campos Acosta Esther Perales Romero Olimpia Mas Martínez

Sabrina Dal Pont

Valentín Viqueira Pérez Elísabet Chorro Calderón Verónica Marchante Bárbara Micó Vicent

Elena Marchante

Ernesto R. Baena Murillo

Universidad Politécnica de Valencia

IFA-CSIC Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante

COMITÉ CIENTÍFICO Natividad Alcón Gargallo Joaquín Campos Acosta

Pascual Capilla Perea Ángela García Codoner Eduardo Gilabert Pérez

José Mª González Cuasante

Francisco José Heredia Mira

Enrique Hita Villaverde Luís Jiménez del Barco Jaldo

Julio Antonio Lillo Jover

Francisco M. Martínez Verdú

Manuel Melgosa Latorre Ángel Ignacio Negueruela

Susana Otero Belmar

Jaume Pujol Ramo Javier Romero Mora

Mª Isabel Suero López

Meritxell Vilaseca Ricart

Instituto de Óptica, Color e Imagen, AIDO Instituto de Física Aplicada CSIC

Universidad de Valencia

Universidad Politécnica de Valencia Universidad Politécnica de Valencia Universidad Complutense de Madrid

Universidad de Sevilla

Universidad de Granada Universidad de Granada Universidad Complutense de Madrid Universidad de Alicante Universidad de Granada Universidad de Zaragoza

Instituto de Óptica, Color e Imagen, AIDO

Universidad Politécnica de Cataluña Universidad de Granada

Universidad de Extremadura

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VALIDEZ DE UN MODELO DE CONSOLA DE VIDEO JUEGOS PORTÁTIL PARA INVESTIGACIÓN EN VISIÓN DEL COLOR

M.I. Suero1, P.J. Pardo2, A.L. Pérez1

1 Dpto. de Física, Universidad de Extremadura, Badajoz. 2 Dpto. de Ing. de Sistemas Informáticos y Telemáticos, Universidad de Extremadura, Mérida

grupoorion.unex.es, suero@unex.es Resumen: El uso de distintos tipos de pantallas CRT o TFT en tareas de investigación relacionadas con la visión del color está ampliamente extendido por su sencillez de uso y por la facilidad de generar estímulos cromáticos. En este trabajo se presenta un estudio de la validez para tareas de investigación en visión del color de un nuevo tipo de dispositivo digital basado en pantallas LCD-TFT pero que presentan la ventaja adicional de la portabilidad, como son las consolas de video juegos portátiles. Palabras clave: Visión del color, pantallas LCD-TFT, dispositivos móviles, colorimetría.

INTRODUCCIÓN

La revolución tecnológica que hemos presenciado en los últimos años ha hecho que gran cantidad de dispositivos electrónicos de gran calidad y altas prestaciones hayan entrado en nuestros hogares, constituyendo el núcleo de la sociedad actual y del día a día el mp3, dvd, smartphone, etc. Esta revolución tecnológica durante muchos años seguía el esquema: investigación básica, investigación aplicada, dispositivo profesional y dispositivo doméstico, constituyendo siempre el dispositivo doméstico una generalización más barata y sencilla que otros dispositivos profesionales de mejores prestaciones (cámaras fotográficas, de video,…). Sin embargo, en los últimos años, debido a los avances tecnológicos, se ha producido un desarrollo expresamente pensado en el uso domestico y en la vertiente más lúdica basado en la consolas de videojuegos, constituyéndose en uno de los negocios más pujantes y con más desarrollo en cuanto a tecnología. Es hora quizá de cambiar ese ciclo de desarrollo al que antes aludíamos en el que el uso doméstico siempre surgía como evolución del profesional y reutilizar o reciclar aquellos dispositivos domésticos más novedosos con fines científicos.

El objetivo de este trabajo es explorar las posibilidades de un nuevo instrumento científico para el laboratorio de investigación en visión del color, basado en una consola de videojuegos portátil y un software propio creado a tal efecto. En experiencias previas del grupo de autores de este trabajo, ya habíamos reciclado otros instrumentos científicos antiguos dedicados originalmente a espectrofluorometría, convirtiéndolos en instrumentos válidos para la investigación en la percepción del color como son los colorímetros visuales [1-2]. En esta ocasión presentamos el uso científico de una consola de videojuegos que tiene como ventaja su portabilidad y la posibilidad del autodiagnóstico en el caso concreto de la detección de deficiencias en la visión del color. Aunque este es el fin que pretendemos lograr en nuestro laboratorio, nos centraremos en este trabajo en el aspecto técnico del instrumento en cuanto a generación de estímulos cromáticos, su amplitud, su calidad y el método concreto empleado.

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MATERIALES Y MÉTODOS

Con el fin de emplear este tipo de dispositivos con fines científicos y en concreto en investigación en visión del color, ha sido necesario explorar el mercado de video consolas portátiles y sus distintas características. La portabilidad del dispositivo es una ventaja en sí misma por las facilidades que ofrece en su manejo y por el hecho asociado de incorporar su propia pantalla TFT, con las mismas características ópticas y de hardware de control dentro de un mismo modelo de consola en todo el mundo, lo que nos permite solventar el problema de la distinta calibración de los dispositivos generadores de estímulos cromáticos para emplearlos en tareas de detección de deficiencias en la visión del color mediante medios informáticos [3-4]. Otro punto fundamental que ha aparecido con la introducción de las pantallas TFT en lugar de las pantallas CRT, es la dependencia del estímulo generado con el ángulo de observación, algo que no ocurría con las pantallas CRT dado que pueden ser consideradas emisores lambertianos, pero que poco a poco se ha ido solventando [5].

Por último, es de vital importancia la forma de caracterizar cromáticamente el dispositivo electrónico de forma que tengamos una relación unívoca entre los valores digitales de la parte software con los estímulos cromáticos generados expresados en valores triestímulo o coordenadas de cromaticidad.

A. Características de las consolas

Dentro del mercado internacional de video consolas portátiles existen dos propuestas de sobra conocidas por su gran difusión como son la DS de Nintendo y la PSP de Sony. Además existe otro tipo de videoconsola portátil asociada a la iniciativa de distribución de software libre, pero menos conocida y difundida, como la GP2X Wiz de GamePark Holdings.

El primer criterio que hemos seguido para seleccionar la consola a utilizar en nuestro estudio ha sido la difusión internacional de la misma, que haga accesible nuestras investigaciones y en concreto el posible test de detección de deficiencias en la visión del color al mayor número de personas posible. Por esta razón hemos descartado de momento la GP2X y hemos puesto en situación destacada la Nintendo DS ya que, en sus tres versiones: DS, DS lite y DSi, ha vendido más de cien millones de unidades hasta el momento frente a los cincuenta millones de la Sony PSP. Además, la consola presenta todas las características requeridas en cuanto a accesibilidad de su programación mediante diversos Software Developers Kits (SDK) y librerías gráficas existentes en el mercado.

Esta consola posee dos procesadores ARM y 4 MB de RAM, dos pantallas TFT retroiluminadas de 3 pulgadas y una resolución de 256x192 píxeles, pantalla inferior táctil, micrófonos y altavoces.

Desde un punto de vista óptico, la emisión de las pantallas de las consolas va a depender de la retroiluminación empleada, ya que ésta fija el máximo de luminancia proporcionada por la consola así como las características espectrales de los primarios RGB utilizados para generar distintos estímulos cromáticos mediante la acción de los filtros cromáticos y el cristal líquido.

B. Gama de colores

Para poder comparar la gama de colores reproducibles por la consola con otros dispositivos electrónicos empleados habitualmente en tareas de investigación en visión del color, se realizaron medidas colorimétricas de la pantalla superior de la consola Nintendo DS y de la consola Sony PSP. Estas medidas fueron realizadas con un espectrorradiómetro Photo Research PR-701 situado en una cámara oscura. Las medidas fueron realizadas sobre muestras cuadradas de 100 píxeles de lado localizadas en el centro de la pantalla superior de la consola.

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La figura 1 muestra el color gamut proporcionado por ambas consolas sobre el diagrama CIE 1931, observándose un gamut análogo a los de los CRT’s y TFT’s, con una ligera ventaja de la Nintendo DS sobre la Sony PSP en la zona de los azules.

Figura 1. Estudio comparativo de diferentes pantallas

Para medir el color de distintas muestras que aparecen en la pantalla de la consola, se ha desarrollado un software específico homebrew (software creado para la consola usando un kit de desarrollo no oficial y un cartucho de juegos reescribible no oficial [6]) y que establece un pseudo-protocolo de comunicaciones de parada y espera entre la consola y el PC en el que se ejecuta la aplicación de control del radiómetro. Empleando el micrófono incorporado en la consola para detectar un pitido emitido por el equipo de medida al finalizar la medida de una muestra, la consola sabe cuando tiene que cambiar la muestra de color objeto de medida. Así es posible acortar sensiblemente este tiempo de caracterización de la misma.

Como entorno de programación de la consola se ha empleado DevKitPro [7] que soporta la programación de los procesadores ARM que monta la consola y como librería gráfica hemos empleado PALib [8] que se integra perfectamente con DevKitPro y facilita la programación de gráficos en la consola.

Una de las ventajas, desde nuestro punto de vista, de este sistema generador de estímulos cromáticos son los pocos grados de libertad que permite la configuración del mismo, únicamente pudiéndose elegir entre cuatro niveles de luminancia. Esto hace que cualquier software que se haga para él, y fijando el nivel de luminancia por ejemplo al máximo, proporcionará los mismos estímulos cromáticos en cualquier consola (con un pequeño margen de error por el desgaste de la retroiluminación, la suciedad de la pantalla, etc. que asumimos). De esta manera podríamos distribuir ese software sin necesidad de caracterizar cromáticamente cada una de las consolas. El hecho de no permitir ajustar la gamma, la temperatura de color, etc., para nuestros fines es una ventaja.

RESULTADOS

Se ha validado la utilización de este medio en tareas de investigación en visión del color empleando como método de caracterización cromática de la consola el propuesto por Jiménez del Barco y col. [9] mediante una prueba experimental. En esta prueba se han medido directamente con el espectrorradiómetro cinco muestras cromáticas de valores de DAC aleatorio y se han

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comparado con los valores proporcionados por el modelo de caracterización cromática de la consola. La diferencia media, calculada mediante la fórmula CIEDE94, ofrece un valor ∆E00=0.84 lo que corrobora la validez del sistema en cuanto a su caracterización cromática.

Tabla 1. Valores CIE Lab medidos y estimados mediante el modelo de caracterización cromática escogido para cinco muestras de color.

Valores DAC (0.31) Medido Estimado Error

R G B L* a* b* L* a* b* ∆E*94 10 25 15 77.14 -40.45 11.76 77.28 -40.74 12.77 0.59 23 8 8 51.37 41.03 14.87 51.46 40.89 14.39 0.28 19 15 30 68.32 26.24 -51.41 68.78 24.53 -50.19 0.88 27 4 26 61.85 69.89 -55.10 62.08 68.86 -55.16 0.40 11 30 17 86.48 -45.47 16.34 86.44 -45.36 17.14 0.46

CONCLUSIONES

En este trabajo se han estudiado las posibilidades que ofrecen las consolas de videojuegos portátiles para ser empleados con fines de investigación científica, en concreto a la investigación en visión del color. Está claro que la validez del sistema depende de las características concretas de la consola y de una correcta caracterización cromática de la misma. En el caso de la consola escogida, las características espectrorradiométricas de sus pantallas, en especial su gama de colores y la escasa variación del color ante cambios de ángulos de observación, habilitan a este sistema hardware para los fines anteriormente citados al mismo nivel que son empleados en la actualidad en este campo las pantallas TFT-LCD y con anterioridad las CRT.

AGRADECIMIENTOS

Al Ministerio de Ciencia e Innovación por su ayuda FIS2006-06110. A la Junta de Extremadura por su ayuda GRU09018 financiada parcialmente por fondos FEDER de la Unión Europea.

REFERENCIAS

[1] P.J. Pardo, A.L. Pérez, M.I. Suero, Chromatic characterization of a three-channel colorimeter using back-propagation neural networks, Rev. Sci. Instrum. 75(9) (2004) 2876-2879.

[2] P.J. Pardo, A.L. Pérez, M.I. Suero, Converting a fluorescence spectrophotometer into a 3-channel colorimeter for color vision research, Rev. Sci. Instrum. 75(1) (2004) 42-45.

[3] P.J. Pardo, A.L. Pérez, M.I. Suero, A new colour vision test in a PC-based screening system, Displays 21(5) (2000) 203-206

[4] P.J. Pardo, A.L. Pérez, M.I. Suero, Characterization of dichromat and trichromat observers using a PC-Based anomaloscope, Displays 22(5) (2001) 165-168.

[5] P.J. Pardo, A.L. Perez, M.I. Suero, Validity of TFT-LCD displays for colour vision deficiency research and diagnosis, Displays 25(4) (2004) 159-163.

[6] NDSTT web page, http://www.ndstt.com/ [7] DevKitPro web page, http://www.devkitpro.org/ [8] PaLib web page, http://www.palib.info/ [9] L. Jiménez del Barco, J. A. Díaz, J. R. Jiménez, M. Rubiño, Considerations on the calibration of color displays

assuming constant channel chromaticity, Color Res. Appl. 20(6) (1995) 377.

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