第1章、色とは何かについて話す|画面の演色性と選択
これは少し長いトピックです。最初は、アーティストや写真家がどのような画面を購入すべきか、そしてsRGBと広色域についての私の神話を提案したかったのですが、説明しないと納得できません。原則がはっきりしているので、特別なトピックとして書くことにしました。色の性質から始めて、最後に画面上の「結果」が何を意味するのかを説明できることを願っています。
序文
イラストやアニメーションアートから広告デザインや写真家まで、デジタルアーティストにとって、これはおそらく遭遇する最も一般的な問題です。この質問は非常に優れていますが、短時間または数文で答えることはできず、その背後にある科学的知識は非常に膨大です。
話を終えるのに約3日3夜かかります...広色域スクリーンを購入するべきかどうか私に尋ねて、原理を理解したくない場合、私が与える答えは一番下にあります、そして結論を見たい人はそれを直接一番下に引っ張るでしょうそれは良いことですもちろん、頭の中にはたくさんの理由があります。
色は何であるかから始めましょう
科学的な観点から、色は人間の目で知覚できる電磁スペクトルの領域です。波長は740nmから約380nmの範囲です。700nmを超える波長は、前の波長のように赤外線です。光は赤外線カメラで見ることができ、400ナノメートル未満の波長は紫外線またはUVと呼ばれ、太陽光で非常に一般的です。ほとんどの鳥は紫外線も観察できるため、色の世界は鳥は人間よりも優れています。
このスペクトルは、雨が降った直後に空気中に分散する虹色とまったく同じ順序です。つまり、太陽光では、人間の目に見えるスペクトルは、分散の原理によって分類できます。
まず、太陽に含まれるスペクトルについて説明します。下の図では、人間の目に見える虹の光に加えて、UVA、UVB、UVCなどの紫外線だけでなくいくつかの赤外線もあることがわかります。分散実験では太陽光を分類できます。これらの色のうち、人間はスペクトルの可視部分しか見ることができません。鳥などの他の動物は、4種類の錐体細胞を持っているため、人間よりも紫外線が1つ多く、より多くを見ることができます。スペクトルのUV部分の、しかし赤外線を見ることができないので、人間も鳥も太陽の完全なスペクトルを見ることができないという意味で、多分どんな動物もそれを見ることができますか？
PS：UVはUVA、UVB、UVCに分類できます。照射される太陽光のほとんどはUVAで、ガラスを透過する可能性があります。少量のUVBは日焼けを引き起こす可能性があり、UVCはオゾン層で遮断されているため照射されません。表面に。、このバンドの紫外線は主に滅菌に使用されます
次の写真は、ビューティー編集を行った場合、それを見たに違いありません。そうです、それは色相サークル（HUE）です。
奇妙なことに気づきましたか？スペクトルは、赤からオレンジ、黄、緑、青、藍、紫に変化する波長の虹ではありませんか？それでは、なぜ最短波長の紫から最長波長に戻るのですか？赤??スペクトルが長波長から小波長への連続的な変化である場合、紫を赤に戻したいときは、小波長から大波長に再び移行するプロセスである必要があります。赤オレンジ黄緑青藍紫藍緑黄オレンジ赤、しかし、色相の円が非常にしっかりと接続されている場合、それははしごのパラドックスではありませんか？私たちが自分の目で見ているパラドックスをどのように説明し、その理由を説明しますか？
ペンローズの階段（ペンローズの階段)
有名ですジオメトリ逆説、常に上または下であるが無限ループを指すはしご、と見なすことができますペンローズの三角形の変形。このはしごで最高点または最低点を見つけることはできません。
はしごが下がっているように見えても、実際には勾配がゼロである場合、つまり、はしごのプラットフォームと垂直方向の差が重力方向の垂直角度と等しくない場合、おそらくこのはしごはゼロスロープと見なされますが、実際に存在できるのは、私たちが自分で定義したものだけです。"階段"限定。
そうです！色相円についても同じことが言えます。なぜ人間の目は、異なる長さの波長によって生成された色をシームレスに接続できるのでしょうか？人間が色を認識する方法から始めましょう...
私たちは、可視光が人間が見ることができる色を構成するすべてのものであると常に考えてきました。そうすれば、明るさや彩度などを色の強さから区別できます。あるいは、両側の赤と緑を考えることができます。黄色を混ぜて黄色を作ります。ただし、青と赤を混ぜて緑を作ることはできません。また、スペクトルの両側で同じ波長差があります。赤と緑を混ぜて黄色を作るのと同じ原理ですが、実際、そうではありません。
これは人間の眼球の構造の図です。光は瞳孔を通って入り、レンズによって屈折されて網膜に画像化されます。網膜には高密度の錐体細胞があります。色を認識した後、光学部品から信号が送信されます。脳への神経と知覚された色の世界に処理されます。
そして錐体細胞だけがによって感知されますRGB独立した個人のこれらの3つの波長は連携して機能します。つまり、人間は実際に世界を知覚する必要はありません。太陽光の波長のように、すべてのナノ波長に対して円錐があります、網膜上に約300種あり、この小さな眼球に詰め込まれています。網膜上に画像化されたピクセルが非常に低い場合でも、人間は3つの色の知覚に依存して、スペクトル全体をどのようにつなぎ合わせることができますか？
それは言及することですメタメリズム(メタメリズム）現象、スペクトルの異なる発光体は、人間の目に入ると赤、緑、青の3つのパラメータに分類されて脳に伝わり、発光体のスペクトルがどれほど広くても、人間の目が見るものはまだ赤、緑、青の3種類のピーク値が抽出され、知覚される色が脳によって合成されます。目で見た発光体が実際に放射するスペクトルであるという意味ではありません。数学的論理の用語では、5の数が得られます。これは、1+4または2+3、あるいは無限の可能性を伴う小数点でさえありますが、人間の目はそのうちの1つしか認識できません。眼球の構築能力が制限されているため、結果からソースのスペクトルを推測します。
たとえば、太陽光は連続スペクトルですが、人間の目が太陽光を見ると、すべての波長帯の光は見えず、赤、緑、青だけが見えます。これら3つは同じ強度で錐体細胞に入り、通過します。 。視神経は脳に伝達され、脳は太陽光を混合して白色と見なします。これは色理論に似ています。「アディティブミキシング」同じ理由です。
CMYKは顔料の定義であり、顔料は重なり合うときにのみ暗くなります（減法混色）が、RGBは光に属し、重なり合いは明るくなります（加法混色）。
これで、人間の目はすべてのスペクトルを見るのではなく、それを通して見ることがわかります。3つのピークの相対強度信号は脳によって混合されます、これはまた、色覚異常がある理由を説明しています。色覚異常の人の場合、網膜の錐体細胞に問題があります。赤、緑、青の色の知覚には、いくつかの問題があります。赤、緑、青がすべて失われると、それはフルカラーの失明です。世界は白黒です。つまり、人間が定義した色は、赤、緑、青の3つのセンシングセルで同時に反射する必要があります。そのうちの1つに問題がある限り、色覚異常が発生します。色認識は、通常の人と同じように正確で、通常は色覚異常と呼ばれます。
なぜ人間は赤、緑、青の3色の知覚細胞を持っているのか疑問に思う人もいるかもしれませんが、人間の進化はたまたまこの3色であり、人間はこれらの3色に敏感であるため、数学的な理由はありません。 。程度は同じではありません！ほとんどの哺乳類は、人間のように3つの感覚細胞を持っておらず、2つのスペクトルピークさえも持っておらず、そこから色の世界を混ぜ合わせています。
犬は茶色、黄色、水色から藍色しか見えません。人間の視点から見ると、普通の犬も色盲です。逆に、鳥の色の世界では、人間も色盲です。興味のある人は世界に行くことができます。さまざまな動物が見た色の。
人間の脳が3種類の錐体細胞（赤、緑、青）に由来する神経信号を定量化した後、3つの数値（つまりRGB）が取得されます。三刺激値LMS、これは色空間定義CIE 1931に関連しています。これについては、後で説明します。
LMS刺激値
人間の目には、短波長（S、420-440 nm）、中波長（M、530-540 nm）、長波長（L、560-580 nm）の光受容体があります（錐体細胞、人間はまだモノクロの暗視センサーを持っていることに注意する必要があります—桿体細胞-その最も感度の高いセンシングスペクトル範囲は約490-495nmです）。したがって、3つの錐体の刺激比に応じて、LMS空間と呼ばれる任意の色の感覚を表すことができます。
3つの刺激値が異なる強度で個別に一致する場合、脳はそれが特定の色であることを認識します。したがって、スペクトルに関係なく、アルゴリズムがこれらの3つの値に対してシミュレートされている限り、脳が同じ結果を得るのはなぜですか？真ん中に何かが欠けていて、それがメタメリズムが生まれた方法です。
知らせ！この方法は、通常の人間の目の構造でのみ使用されます。色覚異常やさまざまな動物の目では、この方法ではさまざまな色が表示されます。
以上の原理から、画面表示はこれに由来します。本質的には、人間が知覚する3種類の光の正面を発することで人間の目を刺激するだけで、同じ結果が得られた後、人間は脳の影響を受けます。「催眠術」、混合色を与えるので、各動物の錐体細胞のピーク値はスペクトルで異なり、信号の脳の混合原理も異なるので、あなたのペットがまあまあ見ると、あなたはあなたがごく普通のことに夢中になっているとき、多分あなたはそれについて考えるべきです、多分それはその目に非常に高いコントラストまたは非常に明るい色を持つ別のパターンです。
さて、さっき言った色相円に戻ると、上記のパラドックスが成り立たない理由がよくわかります。実際、色相円とスペクトルは同じものではありません。色相円が正確に一致していることをご存知ですか？等辺の三角形で形成されていますか？赤、緑、青の3色は一致していますか？
そうです、色相円はこれに基づいて開発されたもので、赤紫はたまたまスペクトルの同様の部分です。実際、私たちが知っている紫はスペクトルの紫と同じではなく、青い光から見えるだけです。赤色光で。遷移色。
その中で、ピンクは基本的に紫の明るさと彩度の低下を高める同じ色であり、それらはすべて色相円の同じ位置にあります。
拡張ディスカッション
人間が認識できる色は赤、緑、青であるため、理論的には、画面から発せられる 3 つの LED 波長をすべてフィルタリングすれば、光源は人間の目には見えなくなりますか?
答えはノーです。実際、色を区別することは可能です。これは、これら3種類の錐体細胞の感度に関連しており、それぞれが小さなセクションではなく波長範囲を持ち、重複する部分があります。スペクトル感度、光または他の信号の検出の相対効率は、信号周波数または波長の関数です。視覚神経科学では、スペクトル感度を使用して、目の網膜の桿体細胞と錐体細胞の光色素のさまざまな特性を説明します。桿体は暗所視と錐体明所視に適していることが知られており、異なる波長の光における異なる感度。
低帯域（赤色光範囲）での人間の目のスペクトル感度の高いピークは赤ではなく、よりオレンジイエローであることに注意してください。ここで、いわゆるRGBが定義され、優れたものの計算が容易になります。位相リングですが、人間の目の刺激値とは異なります。ピーク周期はそれほど一貫していません。ディスプレイが色をシミュレートする場合、人間の目で見られる色と一致させることは非常に困難です。その背後には複雑な式の計算があります。 、これもハードウェア機器の制限によって引き起こされます。ディスプレイバックライトの色純度の問題、これについては後で説明します。
画面に表示される色は、赤、緑、青の3つの発光点が、明るさの比率に応じて混合されたピクセル（Pixel）として構成されていることは誰もが知っています。スペクトル内のすべての色は、人間の目の知覚の下で混合されます。メタメリズム。
この記事では色/色の定義について説明しました。次の章では、色を生成する原理について説明します。太陽光が可視光のすべてのスペクトルを持っているのはなぜですか？コンピューターの画面は赤、緑、青だけで白く見えませんか？画面に表示される色の違いはありますか？
