2019年06月アンディマンのテクノロジー(援技力)写真表現に関わる専門的な知識を補うために設けたブログです。新たらしい時代に相応しい技術情報を掲載していきます。普段疑問に思った問題の解決に繋げるテーマを醸成していきます。光を分光器(プリズムなど)によって分解したとき、波長または振動数の関数として与えられた光の強度分布を分光スペクトルという。スペクトルspectrumと呼ぶことが多い。色光に分光されるのを観測し、これをスペクトルと名付けたのが最初である。X線、γ線など電磁波の全領域に拡張されて用いられており、さらに電磁波に限らず、ある特定の量を分析して順序だてて配列したものもスペクトルと呼んでいる。光の三原色は、RGB(赤Red・緑Green・青Blue)で作られる色で、混ざると明るくなり白に近づいていく混色方法である。加法混色と呼ばれている。テレビ画面やパソコンのモニタ、電飾看板やライトなどそのもの自身が発光しているものは光の三原色で色が作られている。色の三原色は、CMYK(シアンcyan・マゼンタmagenta・イエローyellow・ブラックblack)で作られる色で、混ざると暗くなり黒に近づいていく混色方法である。そのために減法混色とも呼ばれている。理論的にはこの3色を同じ割合で混ぜると黒になるが実際には色強度のバランスがとれず濃い茶色で表現できるのが精一杯である。これは光が当たって反射して見える色である。本やチラシなど印刷で出されるものは色の三原色で作られている。印刷の際にはキープレートとして黒を加えて色の安定性を高めている。人類の目においては、原色は3つの色の組み合わせであることが多い。テレビモニタや照明などで、異なる色の光を重ねて新たな色を作る加法混合の三原色は、通常赤・緑・青の三色である。絵具を混ぜたりカラー印刷で色インクを併置するときに行われる減法混合の場合の三原色は、シアン・マゼンタ・イエロー(黄色)の三色である。原色とされる色の選択は基本的には恣意的なものである。加法混合の三原色に使う赤・緑・青も多様であり、表現のしやすさなどを考えに入れてさまざまな基準が定められている。赤・緑・青のほかに橙(オレンジ)・緑・紫の組み合わせも使われた。濃度階調とガンマ値の違い濃度階調(単に階調とも言う)とは、色の濃淡の細かさのことで、細かく分割することによりなめらかな画になるものである。白黒の写真画像を例にして説明すると、階調が低い設定にする(=色の濃淡の種類が少ない)と、画像を表現するドットは白、黒の2色しかなくなり、ドット絵のようなガタガタとした画像になってしまう。逆に階調を高く設定する(=色の濃淡の種類が多い)と、画像を表現するドットは白、薄いグレー、グレー、濃いグレー、黒という様に濃淡をより細かく設定することが出来るため、滑らかな画像を表現できるようになる。ガンマ値とは、画像の階調の応答特性を示す数値である。入出力機器のガンマ値に応じた最適のカーブに画像の階調を補正することをガンマ補正という。-映像機器のガンマディスプレイ等の画像を出力する機器において、入力値(電圧やデジタルデータの数値など)と出力値(画像の明るさ)の関係は一次関数で示される関係ではなく、0を最小の明るさ、1を最大の明るさとした場合ので示されるカーブに近似した関係であることが多い。この時の冪乗の指数γをガンマ値と呼ぶ。画像データの入出力機器はそれぞれ固有のガンマ値を持っている。一般的なディスプレイのガンマ値は2.2に近い値である。液晶ディスプレイは、表示の原理がディスプレイとは異なるが、ガンマ値がディスプレイに近似した値になるよう調整されている。CRTディスプレイが持つ冪関数的な濃度階調は、CRTに使われる三極管の性質によるものでもあったが、人間の視覚にとっては階調を均等に感じさせる効果があった(ヴェーバー‐フェヒナーの法則)。v10.6で2.2に変更された。-写真感光材料のガンマ写真感光材料の特性を示す文脈では、ガンマ値は特性曲線(ハーター-ドリフィールド曲線)の安定した直線部分における濃度(対数)/露光量(対数)の増分比を表す。硬調さ、写真でのコントラストの強さを表す。対数スケールであるため特性曲線は直線を示すが、これは映像機器のガンマと実質的にほぼ同義である。入力と出力が等価(1:1)であるとき、ガンマ(γ)特性は45°の傾斜をもつ直線(γ=1)になる。カメラを始めモニタやプリンタなどのデバイスのガンマは必ずしもγ=1とはならない。モニタのガンマ値は一般的にはγ=2.2であり、ガンマ値=1から下側に曲線で表される。・各種デバイスのガンマ補正(例)例えばモニタのガンマ(実線)に合わせてガンマ補正(破線)を行うと、入力と出力が直線の関係になる。なるが、γ<1の場合は黒の浮いた出力に、γ>1の場合は黒の潰れた出力になる。値1.8のディスプレイに表示した場合、実際のガンマ値はγ=1.8/2.2≒0.82となり、意図したものよりも黒の浮いた(白が飛んだ)画像となる。画像の入力から最終出力までの全体のガンマが1になるよう、適当なガンマ値のカーブに従って画像の階調を補正することをガンマ補正という。多くの画像編集ソフトウェアにはガンマ補正機能が搭載されている。NTSC方式カラーテレビジョン放送においては、受信側(テレビ)のガンマ値を2.2と想定し、最終的な出力がγ=1の階調になるよう予め送信側でγ=1/2.2(約0.45)のガンマ補正をかけている。カラーマネージメントシステムで用いられるICCプロファイルには、当該の入出力機器のガンマ値のデータも定義され、対応機器や対応ソフトウェアではこの定義に従ってガンマ補正が行われる。標準光源の特性(CIE)標準光源とは、CIE(国際照明委員会)によって相対分光分布が規定された測色用の光のことを指す。その種類としては以下のものがある。代表的な標準光源をグラフ化すると下図のようになる。標準光源D65は観測の統計から規格化された分光分布であり、色の計算ではよく使われる。単純な黒体放射の分光分布とは異なり、太陽が大気を通過した光のことなので、大気による波長の吸収が起きたり、大気の散乱による青空の光も含まれている。補助光源としてD50、D55、D75等があり、印刷の色評価ではD50が使われている。D」や「CIE昼光(D)」と呼ばれる。色温度4,000Kから25,000Kに対する昼光を求める方法があり、昼光の分光分布S0と固有ベクトルS1,S2にそれぞれ係数M1,M2を掛け合わせてS0と足し合わせることで求められる。temperature)とは、ある光源が発している光の色を定量的な数値で表現する尺度(単位)である。色温度は、表現しようとする光の色をある温度(高熱)の黒体から放射される光の色と対応させ、その時の黒体の温度をもって色温度とするものである。どのような物質も、高熱を加えると、その温度によってさまざまな波長の光を放射するようになる。その色合いは、物質ごと、温度ごとに微妙に異なる。鉄の釘など金属をガスの炎で加熱すると光を発するようになる(実際には温度を持っていればオレンジ色よりも波長が長い赤外線、遠赤外線などをわずかに発している)。最初はオレンジ色であり、だんだん白く輝くようになる。理想的な黒体を想定すると、ある温度において黒体が放射する光の波長の分布を導き出すことができる。温度が低い時は暗いオレンジ色であり、温度が高くなるにつれて黄色みを帯びた白になり、さらに高くなると青みがかった白に近くなる。このように、白という色を黒体の温度で表現することができ、この温度を色温度と呼ぶ。(このカラーチャートは概略図であり、特に物体を特定して色温度を計算したものではない。