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色はどのようにして私たちに見えるのでしょうか?

物が見えるためには、光が必要です。光がなければ、何も見えません。光は、電磁波と呼ばれる波動の一種で、波と粒子の両特性を持っています。光の波長で、色が決まります。

電磁波は、電界と磁界が空間的・時間的に振動しながら進行する波です。380nm~780nm範囲の波長を帯びた電磁波が、「可視光線」です。波長によって、可視光線は(紫外線)/紫/青/緑/黄色/橙色/赤/(赤外線)といった色に分かれます。色の見え方には、光源の光が直接目に入る「光源色」と、可視光線の反射光や透過光が目に入る「物体色」があります。パソコンのディスプレイは光源色で、プリンターの印刷物は物体色で見ています。

周波数 波長 種類 用途
~300KHz 1Km 電波(長波) 航空移動通信
~3000KHz 100m 電波(中波) ラジオ放送・船舶通信
~30MHz 10m 電波(短波) ラジオ放送・アマチュア無線
~300MHz 1m 電波(超音波) VHF・テレビ放送・FMラジオ
~3000MHz 10cm 電波(極超音波) UHF・携帯電話・PHS・テレビ放送
~30GHz 1cm 電波(マイクロ波) 衛星通信・衛星放送
~300GHz 1mm 電波(ミリ波) レーダー
~300T(テラ)Hz 1μ(マイクロ)m 赤外線 暖房
~300P(ペタ)Hz 1n(ナノ)m 可視光線・紫外線 照明
~300E(エクサ)Hz 1p(ピコ)m X線・γ線 放射線治療

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加法混色

光を加える形で色を合成することを「加法混色」と言い、すべての色が混色できる「赤」「緑」「青」を「光の三原色」と呼びます。三色を均等に合成すると「」になります。パソコンのディスプレイは、この三色の頭文字を取って「RGB」という加法混色を用いています。

緑+赤=黄色、赤+青=紫色、青+緑=水色、赤+緑+青=白色

加法混色

RGBでは、R,G,Bそれぞれに8ビットを与え、それぞれが256段階で色表現します。RGB=(0, 0, 0)の黒から、RGB=(255, 255, 255)の白まで、256×256×256=16,777,216色になります。1677万色は「フルカラー」と呼ばれています。

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減法混色

元の光を遮断する形で色を合成することを「減法混色」と言い、合成の元になる「シアン」「マゼンダ」「イエロー」を「色の三原色」と呼びます。三色を均等に合成すると「」になります。パソコンのプリンターは、この三色の頭文字を取って「CMY」という減法混色を用いています。実際には、この三色に「黒」を加えた「CMYK」が使われ、この方がきれいに仕上がります。RGBで表現されるパソコンのディスプレイの内容を、そのまま印刷しても同じ色にはなりません。CMYで表現されるプリンターでは、ソフトウェア的にRGBからCMYに色変換を行って印刷しています。

プリンタは、何故シアン・マゼンダ・イエロー?

印刷物は光の反射光が目に入って、色が認識されることに起因します。
緑インクは、赤と青を吸収して緑を反射します。
赤インクは。緑と青を吸収して赤を反射します。
緑インクと赤インクを混ぜると、赤も緑も青も吸収し、黒に近い色になります。

緑インクと赤インク

シアンは、赤を吸収して緑と青を反射します( RGBでは、緑と青でシアン・水色になります )
マゼンダは、緑を吸収して赤と青を反射します( RGBでは、赤と青でマゼンタ・紫色になります )
イエローは、青を吸収して赤と緑を反射します( RGBでは、赤と緑でイエロー・黄色になります )
青色で印刷したい場合は、赤を吸収するシアンと、緑を吸収するマゼンダを混ぜます。赤と緑が吸収されて、青を反射します。

減法混色

シアンインク(赤を吸収)+マゼンタインク(緑を吸収)=青色(赤と緑が吸収される)
イエローインク(青を吸収)+シアンインク(赤を吸収)=緑色(青と赤が吸収される)
イエローインク(青を吸収)+マゼンタインク(緑を吸収)=赤色(青と緑が吸収される)

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色の三属性

色の表現方法には「RGB」や「CMY」の他に、色み、鮮やかさ、明るさで色を表すことができます。色みを「色相」、鮮やかさを「彩度」、明るさを「明度」と言い、これを「色の三属性」と呼びます。

HSBは、H(色相)S(彩度)B(明度)の三成分で表現する色空間です。HSVとも言います。色相 Hueは0~360度、彩度 Saturationと明度 Brightnessは0~100%で表現します。色を直感的につかみやすいため、コンピュータグラフィックなどで用いられています。

HSBの最上層は明度100%の面で、外側に彩度100%の鮮やかな色が並び、中心は白になります。明度0%の最下層はすべて黒になります。

HSBの彩度と明度

上図は、色相(赤)を固定したHSBの彩度と明度です。

色相・彩度・輝度

HSLは、H(色相)S(彩度)L(輝度)の三成分で表現する色空間です。HLSとも言います。色相 Hueは0~239、彩度 Saturationと輝度 Luminanceは0~240で表現します。HSBの明度より輝度の方が、より人間の目から見た場合の明るさに近いと言われています。

色の設定

HSLは明度50%の120の外側に、最も鮮やかな色が並び、中心はグレーになります。明度100%の最上層はすべて白に、明度0%の最下層はすべて黒になります。

HLSの彩度と輝度

上図は、色相を固定したHSLの彩度と輝度です。

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