Validación y detección del efecto de textura sparkle mediante evaluaciones visuales

Cuantificar la apariencia visual de los productos es esencial en muchas industrias como puede ser la del automovil, plasticos, cosmetica, etc., para un desarrollo eficiente del producto y su posterior control de calidad. Hay una necesidad especifica, y siempre creciente, de desarrollar tecnicas para medir la apariencia total de recubrimientos con pigmentos de efectos metalizados y especiales. El presente estudio se centra en uno de los principales atributos de textura visual: el sparkle. Con el fin de desarrollar modelos capaces de medir este atributo, en primer lugar ha sido necesario disenar experimentos psicofisicos para evaluar el sparkle percibido en muestras con diferentes pigmentos de efecto. El cambio en la apariencia visual de los recubrimientos es conocido como efecto gonioaparente, y es altamente dependiente de las condiciones de iluminacion y de observacion. Por lo tanto, se han examinado cuidadosamente diferentes condiciones independientes de iluminacion y observacion, para estudiar el efecto de textura sparkle. El instrumento multiangulo denominado BYK-mac fue empleado para obtener la informacion instrumental de las diferentes muestras utilizadas en los experimentos psicofisicos. Este dispositivo es el unico en el mercado capaz de proporcionar valores instrumentales sobre la textura del producto, aparte de los valores colorimetricos. El unico inconveniente es que no se sabe casi nada acerca del modelo matematico implementado en el dispositivo para la medida de la textura, por lo que se desconocen las variables implicadas en el proceso de medida. Tambien se empleo el algoritmo desarrollado por el Instituto de Optica del CSIC para el analisis de esta textura, asi de este modo se tendria una alternativa a las valoraciones instrumentales proporcionadas por el BYK-mac con el objetivo de poder estudiar la correlacion entre ambos modelos matematicos, junto con las valoraciones visuales proporcionadas por los observadores. Es muy importante disponer de un metodo reproducible y fiable para evaluar la apariencia visual de un material que integre color y textura, y que este correlacionado con datos visuales e instrumentales, con el fin de mejorar el control de calidad de los productos. Por tanto, el objetivo de esta tesis es desarrollar y consolidar una metodologia fiable y util a nivel industrial de evaluacion visual del efecto de textura denominado sparkle, y en particular su distancia de deteccion. Debido a la multitud de variables que afectan en la estimacion y deteccion del efecto de textura sparkle, como puede ser el tipo de pigmento, el tamano, la forma, la concentracion, la orientacion, la colorimetria de la muestra, las condiciones ambientales, etc., se ha optado por plantear, por primera vez en ciencia y tecnologia de apariencia visual de materiales, diversos experimentos psicofisicos mediante el uso del diseno de experimentos para optimizar las diversas variables implicadas en cada experimento. Para llevar a cabo todos los experimentos planteados se cuenta con un amplio numero de muestras de diversos proveedores (SCHLENK, BASF Coatings, MERCK, ECKART), con diversos tipos de pigmentos (AluMotion, Variochrom, Stapa, Iriodin, Xirallic, Luxan, etc.) y con tamanos de pigmentos muy variados comprendidos entre los 5 - 90 μm, cubriendo el maximo rango posible de tamanos. La metodologia estadistica por excelencia para optimizar la experimentacion se conoce como Diseno de Experimentos (DoE). En la mayoria de los disenos de experimentos planteados a lo largo de todo el trabajo, se ha optado por un diseno factorial 2x2, puesto que se tenian dos factores o variables a dos niveles diferentes. En algunos casos se opto por un diseno factorial 2x3 debido al aumento de variables. En todos los disenos experimentales se pueden estudiar los efectos de los factores de forma individual, y en funcion del diseno escogido se podran analizar ademas los efectos de las interacciones de distinto nivel (lineal o no lineal) entre los diferentes factores. Por tanto el objetivo principal del diseno de experimentos es el estudio de la influencia de diferentes variables, ya sean cuantitativas (tamano, concentracion, etc.) como cualitativas (forma, etc.) sobre la media de una respuesta, en nuestro caso la estimacion y deteccion del efecto de textura sparkle. Para el desarrollo de todos los experimentos psicofisicos se conto con un amplio numero de observadores con una vision normal (color y agudeza visual). En total, se realizaron mas de 35.000 evaluaciones visuales en varias cabinas calibradas de iluminacion direccional. Posteriormente y para cada uno de los experimentos se estudio que las valoraciones de todos los observadores fueran consistentes y fiables, para ello se estudio la intra e inter-variabilidad mediante la formula de STRESS. Se ha conseguido demostrar la influencia de los parametros multiescala en la apariencia del sparkle y extraer que variables afectan en mayor medida a la hora de detectar el efecto de textura sparkle. Esta cuestion era fundamental ya que, hasta la fecha, no existia ningun estudio previo que abordara estas cuestiones, lo que era de vital importancia para la industria analizar como se detecta la textura de una muestra en funcion de diversas condiciones, ya sean estructurales, ambientales, etc. Ademas se ha implementado una metodologia fiable y aplicable a otros tipos de pigmentos goniocromaticos existentes con efectos de textura novedosos. Se ha conseguido implementar el diseno de experimentos como herramienta principal para limitar los experimentos visuales a realizar, realizando el menor numero de evaluaciones visuales posible y obteniendo unos resultados optimos. Gracias a los experimentos psicofisicos, se ha comprobado con exito la correlacion visual e instrumental de deteccion de sparkle entre el unico dispositivo multiangulo existente en el mercado hasta la fecha, y las valoraciones visuales obtenidas de un gran numero de observadores. Por lo que, si en un futuro aparecen nuevos instrumentos de medida del sparkle, se puede seguir la misma metodologia de esta tesis. A lo largo de la tesis se ha conseguido identificar claramente la influencia e interaccion de la mayoria de las variables implicadas en la deteccion del efecto de textura sparkle. Entre todas ellas unas tienen mas relevancia que otras a la hora de detectar el sparkle, como puede ser la influencia del fondo de la muestra o el tamano de pigmento. Ante estas afirmaciones se pone de manifiesto la dificultad de generar un modelo multidimensional no lineal, tanto con variables cuantitativas y cualitativas que integre todas las variables implicadas en el proceso de deteccion del sparkle por parte de un observador, ya que existen ciertas variables que un dispositivo a dia de hoy nunca podra medir o tener en cuenta como la influencia de la colorimetria de la muestra o la interaccion entre pigmentos. Por consiguiente, esperamos tambien que este trabajo pueda ser inspirador y util, por su caracter pionero e innovador, para trabajos posteriores en el ambito de la apariencia visual de materiales, ya sea con esta textura visual (sparkle), u otras.