チュートリアル:色の知覚

色は、ビューアー、オブジェクト、およびライトの 3 つのコンポーネントが存在する場合にのみ存在できます。純粋な白色光は無色に見えますが、実際には可視スペクトルのすべての色が含まれています。白色光が物体に当たると、一部の色を選択的にブロックし、他の色を反射します。反射された色だけが視聴者の色の知覚に寄与します。

人間の色の知覚:私たちの目と視覚

人間の目は、視覚用の桿体細胞と錐体細胞の組み合わせを使用して、このスペクトルを感知します。 桿体細胞は低照度視力に優れています 、光の強さしか感知できませんが、錐体細胞は色も識別できます 、明るい光の中で最もよく機能します。

目には 3 種類の錐体細胞が存在します 、それぞれが短 (S)、中 (M)、または長 (L) 波長の光に対してより敏感です。 3 つの錐体細胞すべてで可能な信号のセットは、私たちが目で見ることができる色の範囲を表しています。下の図は、可視スペクトル全体に対する各タイプの細胞の相対的な感度を示しています。これらの曲線は、「三刺激関数」とも呼ばれます。 ."

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円錐細胞

明度

生データは、UCL の Color and Vision Research Laboratories (CVRL) 提供。

細胞の種類ごとに 1 つの色だけを感知するのではなく、広い範囲の波長にわたってさまざまな程度の感度を持っていることに注目してください。マウスを「明るさ」の上に移動すると、どの色が明るさの認識に最も貢献しているかがわかります。また、人間の色知覚は、スペクトルの黄緑色領域の光に最も敏感であることに注意してください。これは、最新のデジタル カメラのベイヤー配列で利用されています。

加法混色と減法混色

実質的にすべての目に見える色は、加法または減法のいずれかによって、3 原色の組み合わせを利用することで生成できます。加法プロセスは、暗い背景に光を追加することによって色を作成しますが、減法プロセスは顔料または染料を使用して白色光を選択的にブロックします。これらの各プロセスを正しく理解することで、色の再現を理解するための基礎が作成されます。

3 つの外側の円の色は原色と呼ばれ、上の図のそれぞれで異なります。これらの原色を使用するデバイスは、最大範囲の色を生成できます。モニターは光を放出して加法混色を生成しますが、プリンターは顔料または染料を使用して光を吸収し、減法混色を生成します。これが、ほぼすべてのモニターが赤、緑、青 (RGB) のピクセルの組み合わせを使用するのに対し、ほとんどのカラー プリンターは少なくともシアン、マゼンタ、イエロー (CMY) のインクを使用する理由です。多くのプリンターには、シアン、マゼンタ、イエロー (CMYK) に加えて黒インクも含まれています。これは、CMY だけでは十分に深い影を生成できないためです。

加法混色 (RGB カラー)
赤 + 緑	→	黄
緑 + 青	→	シアン
青 + 赤	→	マゼンタ
赤 + 緑 + 青	→	白

減法混色 (CMYK カラー)
シアン + マゼンタ	→	ブルー
マゼンタ + イエロー	→	レッド
イエロー + シアン	→	緑
シアン + マゼンタ + イエロー	→	ブラック

減法プロセスは周囲光の変化の影響を受けやすくなります。これは、この光がすべての色を生成するために選択的に遮断されるためです。これが、色を正確に表現するために、印刷されたカラー プロセスで特定のタイプの環境照明が必要とされる理由です。

色の特性:色相と彩度

色には、色相と彩度という、無彩色の光とは一線を画す 2 つの固有の要素があります。これらの各用語に基づいて色を視覚的に説明することは、非常に主観的なものになる可能性がありますが、光の色スペクトルを調べることで、それぞれをより客観的に説明できます。

自然に発生する色は、1 つの波長の光だけではなく、実際には全範囲の波長を含んでいます。 色の「色相」は、どの波長が最も優勢に見えるかを表します。 以下にスペクトルが示されているオブジェクトは、スペクトル全体に波長が含まれていても、青みがかったように認識される可能性があります.

このスペクトルの最大値はオブジェクトの色相と同じ領域で発生しますが、必須ではありません。このオブジェクトが赤と緑の領域だけに別個の顕著なピークを持っている場合、その色相は代わりに黄色になります (加法混色の表を参照)。

色の彩度はその純度の尺度です。 彩度の高い色には非常に狭い波長のセットが含まれ、似ているが彩度の低い色よりもはるかにはっきりと見えます。次の例は、飽和度の高い青色と飽和度の低い青色の両方のスペクトルを示しています。

彩度レベルの選択:

低

高