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Consideraciones de ancho de banda angular y espectral en mediciones BRDF de recubrimientos basados en interferencia y difracción  
Consideraciones de ancho de banda angular y espectral en mediciones BRDF de recubrimientos basados en interferencia y difracción

Goniocromatismo


el término goniocromatismo o iridiscencia mide el fenómeno en el que el color de una muestra cambia con el ángulo de iluminación y de observación.
El goniocromatismo que se presenta en los recubrimientos con efectos de luz especiales como las pinturas metalizadas de los coches, los productos de cosmética o de empaquetado puede conseguirse mediante fenómenos de interferencia o por pigmentos de difracción integrados en el material, y su descripción es diferente para cada caso.
Los pigmentos de interferencia constan de dos o más capas con mucha diferencia en el índice de refracción, que favorece múltiples reflexiones y la aparición de interferencias de las ondas de luz. Esta interferencia, que da lugar a una mezcla de colores aditiva, solo se observa alrededor de direcciones especulares con respecto a la superficie del pigmento (mismo ángulo para la luz que llega y la reflejada).
En recubrimientos basados en pigmentos de interferencia, el cambio de color es principalmente importante al variar el ángulo de incidencia, manteniendo constante un ángulo aspecular bajo (ángulo entre las direcciones de observación y la especular), porque es en estas cuando una mayor proporción de los pigmentos de efecto contribuyen a la luz reflejada en la dirección de observación.
Cuando se utilizan pigmentos de efecto difractivos, el cambio de color se debe a la difracción en vez de a la interferencia. En este caso, los pigmentos de efecto contribuyen de manera similar a la luz reflejada para toda geometría de iluminación y observación.

Función de distribución de reflectancia bidireccional


La función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF) es una cantidad que describe la variación de la reflectancia para cualquier combinación de direcciones de irradiación y reflexión, y permite calcular la reflectancia para cualquier ángulo sólido de irradiación y recolección. Esta función de distribución, que incluye además la dependencia espectral, es clave para describir el goniocromatismo de superficies iridiscentes, como aquellas con revestimientos de efectos especiales que se utilizan ampliamente en la automoción, sectores de cosmética o empaquetado, entre otros.

La función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF) de superficies iridiscentes (o goniocromáticas) puede variar notablemente con el color y el ángulo y, por lo tanto, el ancho de banda espectral finito y la colección de ángulos sólidos inherentes a cualquier instrumento de medición introducen una diferencia entre el valor medido y el valor correcto.
En el trabajo se han utilizado datos experimentales de muestras altamente goniocromáticas para analizar su impacto en la incertidumbre de la medición. Los resultados indican que es recomendable estandarizar los anchos de banda espectrales y angulares, porque el error sistemático susceptible de aparecer no es despreciable para los sistemas de medición típica.
El 95% de la distribución del error de la medición de la BRDF es debido a estos anchos de banda finitos, y también el 95% de las diferencias de color resultantes calculadas, se han utilizado como criterio para establecer valores recomendados de anchos de banda espectrales y angulares.
Para un valor de incertidumbre similar, los requisitos de ancho de banda angular y espectral son más estrictos para recubrimientos basados en difracción que para los basados en interferencias.


La BRDF espectral de superficies goniocromáticas cambia en gran medida para diferentes combinaciones de iluminación y direcciones de observación, y esto hace que su descripción colorimétrica sea compleja.
La mayor parte de los trabajos de investigación sobre la aparición de superficies goniocromáticas se ha ocupado de la metodología adecuada para describir su color seleccionando geometrías adecuadas, y utilizar medidas para representar tales superficies. Sin embargo, el aspecto metrológico de medir la BRDF espectral y el color con instrumentos reales, con aberturas de tamaño finito, todavía no se ha estudiado de forma sistemática como en este trabajo.

La comprensión adecuada de la incertidumbre debida a esta causa no solo es importante para una buena medición, sino también para mejorar el diseño de espectrofotómetros multiangulares o gonioespectrofotómetros dedicados a controlar la apariencia de superficies iridiscentes.
El objetivo de este trabajo es desarrollar una metodología que relacione el ancho de banda espectral y la colección de ángulos sólidos utilizados con la incertidumbre de medición resultante, y para proporcionar recomendaciones sobre los valores límite adecuados o superiores de estas variables. La conclusiones de este estudio están en discusión en el comité técnico “Recommendation on the geometrical parameters for the measurement of the bidirectional reflectance distribution function (BRDF)” de la CIE (International Commission on Illumination), dedicado a establecer recomendaciones para medir correctamente la BRDF.

El control de calidad de pinturas goniocromáticas en la industria podría beneficiarse de estas recomendaciones, así como los diseñadores de instrumentos que deben prestar atención al equilibrio entre anchos de banda espectrales y angulares al optimizar la relación señal / ruido de sus intrumentos.


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Este es un trabajo del Instituto de Óptica (CSIC)
 
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