フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』この項目では色を扱っています。閲覧環境によっては、色が適切に表示されていない場合があります。心理学的な人間の色覚における知覚色との間の関係を初めて定量的に定義した色空間である。これら色空間により定義される数学的な関係式は、カラーマネージメントに欠かせないツールであり、印刷用インキ・トナーやディスプレイ、デジタルカメラなどの記録装置を扱う場合において非常に重要な情報になっている。(CIE)により定義された。複数の実験結果から導き出された。XYZ色空間が派生して定義された。三刺激値[編集]ヒトの錐体細胞における正規化された短、中、長波長のスペクトル感度(英語版)。感知する錐体細胞に分類される。これらの錐体細胞によって、ヒトの中~高輝度の条件下に於ける色覚が知覚されている(非常に弱い光のもとでは色覚は感じられなくなり、替わって桿体細胞が働くことで、色は感じなくてもモノクロの視覚を感知できる)。この三刺激値はそれぞれ、3種類の異なる刺激レベルをもつ錐体細胞と対応し、原理的にはすべての色を感知することができる。3種の錐体細胞スペクトル感度におけるスペクトルごとの総和をもとめることで、三刺激値が得られ、この三刺激値で物体の色のスペクトルを表現することができる。このS、M、L三つのパラメータによりLMS色空間と呼ばれる3次元空間を表現できる。LMS色空間はヒトの色覚を表現するために考案された複数の色空間の一つである。色空間は、物理的に生成された色(混合光、顔料など)を、特に三刺激値のような、目の色覚を表す客観的な表現に置き換えるものである。LMS色空間のように常に錐体細胞のスペクトル感度を直接定義するようなものではない。三刺激値に基づく色空間は、3色による加法混色モデルにおける三原色の総和を概念化したものと関連づけられている。LMS色空間やXYZ色空間のような一部の色空間においては、各々の原色は現実の色としては存在せず、どんなスペクトルの光をつかっても実現させることはできない。XYZ色空間は、平均的なヒトが知覚することができるすべての色を包含している。XYZ色空間はデバイス非依存の色表現である[5]。XYZ色空間を標準として用いて、他の多くの色空間が定義されている。LMS色空間のスペクトル感度曲線のような等色関数を用いて(負の値を持つか持たないかに限らず)、物理的に生成された光のスペクトルを特定の三刺激値に関連付けている。様々な異なる波長が混合された二つの光源について考える。そのような光源は同じ色として認識されることがある。そのような同じ色と知覚される光源同士においては、光源がそれぞれどんなスペクトル分布であっても、二つの光源ともに同じ三刺激値を持っている。Lそれぞれのカーブが相互に重なっているため、二種類あるいは三種類の錐体細胞が刺激される。このため、一つの三刺激値のみを表すことは物理的に不可能である(例として、LMS三刺激値におけるM成分がゼロでない時、L成分もS成分もゼロにはなり得ない)。LMS三刺激値において、三原色の加法混色の色空間(例えばRGB色空間)では、単波長の色は少なくとも三色のうち一色は負の値になる。これは、三原色により定義される三角形の外側に色度が位置しているためである。このような負の値をもつRGB値を避けるため、および一つの成分が知覚的明度と一致するために、このような仮想上の原色が定義され、対応する等色関数が定義されている。ZとしてXYZ色空間上に定義されている。XYZすべての組み合わせにおいては、正の値のみを持つ。[0,0,1]に対応するのは、LMS表色系に於いて表現できる色の外側に位置する架空の色であり、これら架空の単色はどの波長分布の色とも一致せず、物理的には存在しない色である。1931比視感度曲線の比較。(明度)の違いを判断する場合、同じ強さの赤または青の色よりも、緑の色をより強く感じる。波長の違いによる明るさの感じ方を定義する光度関数は、M錐体細胞の感度にほぼ一致している。この事実に基づき、CIEモデルではY成分が輝度であると定義している。Z成分は近似的に青の成分、あるいはS錐体細胞の感度と定義され、X成分は複数の錐体細胞の感度を混合(線形組み合わせ)したものであり、正の値をとるように選択されている。XYZの三刺激値はこのようにして、ヒトのLMS錐体細胞の感度に類似するよう定義されているが、LMS錐体細胞の感度と完全一致するものではない。便宜上Y成分を輝度と定義することで、ある与えられたYにおけるXZ平面が、その輝度におけるすべての色度値を包含することが可能となっている。Zの三刺激値の成分の単位はしばしば任意に選択されるため、Y=1あるいはY=100がカラーディスプレイが表現できる最も明るい白となる。対応する白色点を表すXとZの値が標準光源であると推定できる。CIE測色標準観察者[編集]三刺激値は、目の中の錐体細胞の分布状況により、観察者の視野に依存し変動してしまう。この依存性を排除するため、CIEは測色標準観察者を定義し、中心窩から2度の視野角で得られるヒトの標準的な色覚を定義した。この2度という角度は、中心窩から2度以内の場所に、色を知覚する錐体細胞が分布していると考えられていることから定義されている。2°測色標準観察者とも呼ばれている。スペランスカヤ[7]により定義されている。この10°視野角での実験では、観察者は中央から2°の範囲内は無視することにより実験が行われた。4度以上の視野角での利用に推奨される。離散化で行った上でCIEから配布されている。全て実験から得られたデータは補間されて計算されている。測色標準観察者は三つの等色関数により特徴づけられている。観察者(上記)の色覚応答を数値で表したものである。Zの三刺激値のスペクトル感度とも考えることが出来る。して知られている[8]。ナノメートル)である。RGB色空間やその他のRGB色空間のような測色標準観察者は、異なる三つの等色関数により定義され、それぞれの色空間における三刺激値が導き出される。囲まれる域内に分布される。1931色空間の色度図。外側の曲線の境界線は、スペクトル軌跡(単色軌跡)であり、波長(単位ナノメートル)が併記されている。この画像にはsRGBが指定されているため、画面上sRGBの色域外の色は正しく表示されない。この画像を表示しているディスプレイの色空間およびキャリブレーション状況により、sRGBの色そのものが正しく表示出来ないこともある。テレビにおいて彩度を最大化させて表示出来るよう作られている。1931色空間の色度図。上の図と異なり、印刷等で用いられる顔料などを用いて表現される、彩度が低い場合の色度図。ヒトの目には、三種類の色を感知するセンサーがあり、異なる領域の波長を感知するため、視覚可能な色をプロットしていくと三次元の図となる。一方で色の概念は、輝度と色度に分類される。白色は明るい色として定義され、灰色は白色の輝度が低い色ということが出来る。言い換えれば、白色の色度と、灰色の色度は同じであるが、輝度のみが異なる、といえる。XYZ色空間は、意図的にY成分が輝度となるよう設計されている。xyY色空間で、これも広く用いられている。{Y}{y}}(1-x-y).}色度図を右に示す。外側の曲線の境界線は、スペクトル軌跡と呼ばれ、ナノメートルで定義される波長が併記されている。色度図は、あるスペクトルの光がヒトの目にどのように見えるかを表すために使われる。よって、物体(あるいは印刷インキ)の色度は光源に依存するため、これを色度図でを用いることは出来ない。数学的には、色度図の色は射影平面の領域と一致する。XYZ色空間において下記の注目すべき点が挙げられる:色度図は平均的な観察者が色覚できるすべての色度を表している。これらの色覚できる色とその領域は、ヒトの視覚における色域と呼ばれている。色域の中のすべての色覚可能な色度は馬蹄形(あるいは舌のような形)に内包される。色域の端部のカーブをスペクトル軌跡とよび、スペクトル軌跡は単色光(各々の点は単一の波長と色相を持つ)と一致し、図中では波長(単位ナノメートル)が記載されている。色域の下端部を結ぶ直線は純紫軌跡と呼ばれる。純紫軌跡上の色は、色域の端部に位置するものの、対応する単色光は存在しない。白色点を中心として、色域の中心部に彩度の低い色が分布している。色度図において二つの任意の点を選択する。これら2点の間の直線上の色は、これら2点における二つの色の混色となる。色域は凸形状となっている。色度図において、三原色を混色したすべての組み合わせの色は、三原色それぞれの点を頂点とする三角形に内包される(原色が3つ以上あるときは、その原色数の多角形内に内包される)。二つの等しい明るさをもつ色を等量で混色させると、一般には混色させる2点間の中間点には位置しない。xy色度図では、距離が実際の色の差異とは一致しない。1940年代初頭、デビッド・マクアダムが色差と視覚感度の研究を行い、マクアダム楕円(英語版)を提案した。1976色空間が提案された。1931色空間とは異なる手法による改善ではあったが、完全に知覚的な歪みを補正することは出来ていない。実際に存在するの三つの光源において、ヒトの知覚できる色域を必ずしも包含出来ない場合がある。幾何学的には、3つの点からなる三角形が形成する色域は、全体の色域を内包することができない。単純に言えば、ヒトの色域は三角形で表すことはできない。1/3)の点と一致する。RGB色空間は、RGB色空間の一つであり、原色がそれぞれ単波長光である特徴を有する。XYZ色空間は定義されている。ライトの実験では、3色による等色実験が10人の被験者により行われ、ギルドの実験では7人の被験者により行われた。RGB色空間の色域と、原色の位置。これらの実験は、円形状のスクリーンを、ヒトの中心窩の角度と同じ角度である2度で分割したものを用いた。片側には試験色が投影され、もう一方には被験者が調整することの可能な色が投影できる。この調整可能な色は、3原色の混合色であり、3原色それぞれの色度は固定されていたが、輝度は調整する事ができるようになっている。被験者は、双方の色が一致するまで、三原色の輝度を調節していく。この方式では、すべて試験色を混合色と一致させることができなかった。このような一致できないケース(主に緑)において、試験色側に単色光のうちの一つ(赤)を混色させることで、残り2つの単色光と一致させることができた。このように試験色側に単色光を混色させる場合は、負の値の単色光が混色されることとして扱われる。このように負の値を混色していくことで、ヒトの色覚できる範囲のすべての色を包含することが可能となった。試験色側が単波長光の場合、波長を横軸として、各々の単色光の光量をプロットすることができる。このようにして定義される、特定の実験における3つの関係式を等色関数と呼ぶ。横軸における波長(単位:ナノメートル)の単波長光に一致させるのに必要な、各原色光の強さを表す。より正しく定義される。これは、これらの波長の点では、原色光が定義されているため、混色されないためである。水銀蒸気の放電現象により容易に再現させることができたため、選択された。単色光は、1931年時点では容易に再現させることは難しかったが、ヒトの目の色覚において差異を殆ど知覚できず、波長の少しの差異が全体に及ぼす影響が少ないため、選択された。この等色関数および単色光は、審議を経てCIEの特別委員会により承認された[9]。程度までしか知覚できず、緑の光に比べればその感度は1000分の1程度しか無いため、ある意味適当に選択された。CIE測色標準観察者"としても定義されている。各々の単色光の輝度を定義するのではなく、それら単色光の結果得られる不変の領域を表す曲線を定義している。72.0962:1.3791:1となる。このように単色光を提案することで、CIEは客観色の表記法を確立した。.}これらはすべて内積であり、無限の次元のスペクトルを三次元色に投影していると考えることが出来る。グラスマンの法則[編集]ではなぜライトとギルドの実験結果が、異なる意図に基づく異なる原色光においても成立するのか?また、試験色が単波長光と一致しない場合はどうなる?という疑問が生じる。これら疑問への回答は、ヒトの色覚の線形性(近似的にほぼ線形性)に関係している。この線形性を表すのがグラスマンの法則である。RGB色空間は通常、色度を表すのに利用される。XYZ色空間上にプロットした図。メディアを再生するメディアを再生するsRGB色空間の色域(左)およびD65光源下における可視光の色域(右)をCIExyY色空間上にプロットした図。RGB色空間と関連しつつも異なる別の色空間を定義しようと考えた。RGB色空間を線形変換することが検討された。導入することになった。XYZ色空間を定義する三角形。結ぶ直線は無輝面である。