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色彩花

物理学的には、色の変化は、物体と物体を照らす光との「相性」により説明される。物体に入射する何らかの波長の光が観測者の方向へ反射（正反射・乱反射を含む）する際に、その物体の物性に応じた特定の波長のみが反射されそれ以外は吸収される（＝波長に応じ反射率が異なる）という現象が起こる。観測者には反射された光だけが届くため、その波長に基づき判断される色が、「その物体の色」として認識される（つまり、光そのものに色という性質はなく、光を受けた器官が色を作っている）。 またそのように観測者に届く光とそれに対する認識とに左右されるため、一般的な色は、人間の視覚即ち可視光線の範囲内を基準として表現されている。逆に言えば、可視光線の範囲を超えた波長の光について観測すると、可視光域で見た場合に比べて全く別の「色」や模様になっている物体もある。例えば蝶の羽根の模様は紫外線領域では人の肉眼で見る場合とはまた異なる鮮やかな模様を描き出すし、真っ黒に焼け焦げた新聞紙などは赤外線領域の或る波長では燃えた紙とインクが燃えた部分とで反射率が異なるため書かれていた元の内容を読むことが出来る。 生理学的に言うと、網膜内にある3種類の錐体細胞が吸収する可視光線の割合が色の感覚を生む。これらの錐体細胞は、それぞれ長波長・中波長・短波長に最も反応するタンパク質（オプシンタンパク質）を含み、順に L錐体・M錐体・S錐体と呼ばれる。霊長類における L錐体と M錐体はかつて2種類だった色覚の片方が進化の過程で分離したものであり、それゆえ近い波長感度を持っている。錐体が3種類あることはそのまま3種の波長特性を得る元となるので L, M, S の各錐体を直接に赤・緑・青でなぞらえることもある。 或る人が視覚を通して受け取る光の波長が変化すると、それに伴って変化する視覚経験の内容が色であると言える。ただし、多数派の色覚を持つ者以外に、多数派の色覚をもつ人と色覚が部分的に整合しない（色覚特性：「色覚が弱い」のではない）人、色覚を持たない（全盲など）人もいるため、この事例にも例外がある。しかしながらこの事態に限っては、色覚特性があっても知覚可能な波長にあっては事情は同様である。 無色の紙のように、全波長において高い反射率で乱反射する物体は白と呼ばれる。一方、全波長において反射がほとんど無い場合、その色は黒と呼ばれる。完全な黒体は、例えば中空の物体に微小な開口部を設けることで実現できる。この場合、中空の部分に入った光はほとんど吸収され外に出てこないので、反射率はほぼ 0 になる。 三原色と三種の錐体細胞 人間の視覚が色を認識する際には、その光の分光分布を直接計っているのではなく、眼球の錐体細胞に含まれる3つの色素が光を吸収する割合を計っているに過ぎない。そのため、独立した複数の色を合成する事で人間に別の色を感じさせる事ができる。例えば、黄の波長の光は、赤の波長の光と緑の波長の光の組み合わせによってほぼ同じ刺激を与えることが可能であり、黄は赤と緑の組み合わせの光として表現出来る。そしてこの場合、黄の波長だけが眼球に入っている場合と、赤の波長と緑の波長が組み合わされて眼球に入っている場合を人間は区別出来ない。 色の混合 ここで挙げるのはあくまで、一般的な色覚を持つ人間を基準にした色の混合の様態である。二色型の色覚を持つ人にとっては、2つの原色で（その人にとっての）全ての色を合成することができるし、4つ或いはそれ以上の錐体（若しくはそれに相当するもの）を持つ生物にとっては、4つ或いはそれ以上の「原色」が必要になる。また、ヘビの赤外線検知器であるピットの情報は脳の視覚野に入っており、視覚情報として処理されていることが証明されている。つまり、ピットを持つヘビ（マムシなど）にとっては温度情報もまた原色の一つであろう。人間は偏光をハイディンガーのブラシと呼ばれる現象としてほとんど知覚できないが、水中生物の一部や昆虫など知覚できる生物が存在する。彼らは透明なものを偏光の回転程度の違いにより見ることができたり、曇り空でも太陽の正確な方向がわかると考えられている。そのような生物には、我々が実際の色に近いと判断する写真が、実物と明らかに異なる色合いに見えると考えられる。原色はどの色なのと問うひとが居るが、現実的に選択される塗料やインク、或いは、カラーフィルターその他が形成する「原色」の色合いが、常に特別に優越される色合いだという訳では必ずしもない。減法混合においては彩度が高い状態において明るいものに或る種の優位性が伴う。 加法混合 色光の三原色による加法混合 有色の光線によって色を演出する場合、光を加える形で色を合成する（加法混色）。このとき、積極的な発光によらない、黒さ（暗さ）を表現できる仕組みが求められる。白色の光を合成するための波長を「光の三原色」や「色光の三原色」と言い、下記の三色を用いる。カラーフィルターを用いる場合に採用される顔料の一例を上げると、赤がPigment Red 254に少量のPigment Orange 71、緑がPigment Green 36に少量のPigment Yellow 138、青がPigment Blue 15:6に少量のPigment Violet 23、などである。これはあくまで例であり、これ以外の顔料の組み合わせは使用されている。それらカラーフィルターのスペクトルは下記の波長とは性格が異なり、一致しない。 ■ 赤（橙赤）（波長: 625-740 nm 周波数: 405-480 THz） ■ 緑 （波長: 500-565 nm 周波数: 530-600 THz） ■ 青（紫青）（波長: 450-485 nm 周波数: 620-665 THz） 減法混合 色料の三原色による減法混合 一方、物体の表面を特定の色にするためにインク等を塗る場合、元の光を遮る形で色を合成する（減法混色）。その合成の元になる色は一般に「色の三原色」や「色料の三原色」と言われ、シアン、マゼンタ、イエローの三色（下掲）を用いる。この三色を合成すれば、光の三原色の場合と反対に黒を作ることが出来る。しかし、この三色によって白を構成することは出来ない。 それ故、印刷等に用いる場合には白色素材の表面に使用することが前提となるし、白色の併用が必要になる場合もある。また、透明性の高い着色材(colorant)を使用しても、三原色の重ねや混合で成立する黒は理想とは異なり、純黒にはならない。このため、より自然に色を現す目的で黒色の着色材が併用され、これは一般にCMYK(Cyan, Magenta, Yellow, Key plate) と呼ばれる。 ■シアン （緑青、碧）（例えば、フタロシアニン青） ■マゼンタ（赤紫、紅）（例えば、キナクリドン赤） ■イエロー（黄） （例えば、アゾ黄） 反対色性 光の混合においては、橙と青によってマゼンタなどの紫を得られ、橙と緑を混ぜると黄色を得ることが可能である。このとき、紫には元の赤味も青味もあるが、黄においてこの印象は寡少である。黄には元の色彩（赤、緑）がないと主張する人がいる。然しながら、現実に得られる黄は赤気味であったり緑気味であったりする。赤気味でも緑気味でもない「理想の黄」が現実に得られるとは断言できない。また、黄と青から白を作る場合も、元の色味が極度に減じる。このような色味を打ち消しあう性質を反対色性、色自体についてはもう一方の色の反対色、補色という。ただし補色という語は厳密な反対色を意味しない場合が多い。 反対色性は網膜から大脳へ効率的に色情報を伝達しようとするために生じると考えられている。なぜなら、それぞれの色は錐体応答間でも高い相関があるからである。そのため、相関が低くなるよう線形変換し、冗長性を低減している。 色の恒常性 以上、人間が光線の波長そのものを知覚しているのではなく三種類の錐体の出力比を知覚していることを述べた。それだけでは例えば黄色みの強い照明の下では全てのものが黄色く見えてしまうはずだが、実際には色味のある照明の下でもその照明に支配されない認識が得られる。これを色の恒常性という。 人間の視覚には慣れがあり、多少の光源の色度の違いは補正される。このため昼と夕方とでは日光の波長分布が違うにも関わらず、物体は同じ色に見える。 太陽光と異なる波長分布を持つ照明下でも「白色」のものは白色と感じられる。例えば、「白」熱灯の波長分布はその名に反してかなり赤に偏っているが、その照明下でも白い紙は白く見える。 周囲の色々なものの見え方からそのときの照明条件を推定し、その推定に従って色の見え方を補正していると考えられる。 太陽光と同じ波長分布の光が最も自然な白色とされるが、それより青成分の強い光を「爽やかな白」と感じる者が多い。それ故、世の中のモニター上に表現される白色は純白より青味が強い色になっている。そのような青味の白も度が過ぎない限り、平時から白を吟味していないような人（多くの人）の眼には「青」でなく「爽やかな白」と感じられる。 夜間など十分な光の得られない環境では錐体の機能、特に赤錐体の機能が低下する。そのため夜間には赤と黒の識別が困難になるのだが、そのような環境にあっても赤色であると知っているものは赤く見える場合がある。例えば、林檎を黒く塗ったものを暗い環境下で見せると、赤く見える、といったことが起こる。 太陽光線の波長分布は季節や時刻によって異なる。また、周囲に反射した光によっても影響される。例えば周りが青い物ばかりならば反射光によって環境光は青みが強くなる。だが、周囲の色に引きづられて物の色が違って見えては困る。色の恒常性は、そのような場合でも出来るだけ一定の色覚を保つために発達したとの考えは、或る自然さを持っている。ただし、この補正にも限度があり、極端に偏った波長分布では補正しきれない。

 

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