デジタル@備忘録



光と色の三原色とは何か? 徹底解説

光と色の三原色とは


今回は、色に関しての備忘録を書いておこうと思います。最後に動画でも解説していますので、そちらもご覧頂ければ幸いです。
(色の基本についての話ですが、Photoshopなどで画像を修正する際にも、この基本を知っているか知らないかでは、大きな違いが出てきます。)

周りを見渡せば様々な色が存在していますが、テレビでは世の中の様々な色を映し出しています。
しかし、テレビ画面には赤・緑・青の三色の明かりを使って様々な色を表現していまよね。

つまり、赤・緑・青の三原色があればあらゆる色を作り出せるわけです。

この赤・緑・青の三色を光の三原色といいます。
この程度の話は、ブログを読んで下さっている方には朝飯前の話かもしれませんね。

では、先に進みます。

この三原色ですが、色のついた光(色光)を混ぜる物と、顔料などの着色材料(色料)を混ぜる物の2パターンがあります。
前者の色光の場合は「色光の三原色」と言って、基本的には「光の三原色」と呼ばれています。
この「光の三原色」が先ほどテレビの話でも出た赤・緑・青の三色になります。

また、この光の三色は「加法混色」とも言われます。また「加色法」とも呼ばれます。
色光は、色光と色光を混ぜると、明るさが足し算され、もとの明るさよりも混色後の方が明るくなります。そのため「加法混色」と呼ばれています。
そして、赤・緑・青の三色を混ぜると白色になります。

さて、次に後者の着色材料を混ぜる三原色ですが、こちらは「色料の三原色」と言って、基本的には「色の三原色」などと呼ばれることが多いです。
こちらの三色はシアン(緑みの青)・マゼンタ(赤紫)・イエロー(黄色)になります。この三色はカラー印刷やカラーコピーなど、手にとって見れる物は、この三色で作り出されています。
実際には、この三色にブラックを混ぜた4色で使われますが、ここでは割愛します。

先ほどの光の三原色は加法混色と呼ばれていましたが、こちらの「色の三原色」は反対に「減法混色」と呼ばれています。また「減色法」とも呼ばれます。
なぜ、減法なのかと言えば、色料の場合は、混色をすると元の色よりも混色後の色の方が暗くなるからです。

そして、シアン・マゼンタ・イエローを混ぜると理論上は黒になりますが、実際は暗い灰色になるため、印刷現場では黒のインクを別に使用します。

つまり三原色といっても大きく分けて二つあり、
光の三原色である「赤」「緑」「青」と
色の三原色である「シアン」「マゼンタ」「イエロー」があるということです。


色の三原色と光の三原色の相関関係


「光の三原色」ですが、これらを2色ずつ混色していくと合計3色の色が出来上がりますが、この3色が「色の三原色」になります。
また、反対に「色の三原色」を2色ずつ混色していくと、同じく3色の色が出来上がりますが、この三色が、今度は「光の三原色」になるのです。

つまり、分かりやすく書けば、光の三原色である「赤」と「緑」を加法混色させると「イエロー」になるわけです。
また、色の三原色である「イエロー」と「シアン」を混ぜれば「緑」になるわけです。

文字で書いても分かりにくいかも知れませんから、下記に一覧を書いておきます。

◎色の三原色の混色
イエロー + シアン  → 緑
シアン  + マゼンタ → 青
マゼンタ + イエロー → 赤

◎光の三原色の混色
赤 + 緑 → イエロー
緑 + 青 → シアン
青 + 赤 → マゼンタ


では、なぜこのような関係が生まれるのか。ですが、これは光の波長を理解すれば納得できます。

光と言っても、実際は大きくとらえれば電磁波と言えます。
この電磁波の波長の中で、380nm~780nmの部分が可視光線と呼ばれ人間の目に見える光の波長になります。

<a href="https://blog-imgs-22.fc2.com/s/y/a/syararin/20070526163300.jpg" target="_blank"><img src="https://blog-imgs-22.fc2.com/s/y/a/syararin/20070526163300s.jpg" alt="電磁波の波長" border="0"></a><br clear="all">

波長が短くなれば紫外線やX線などになり、波長が反対に長くなれば赤外線やテレビ波などになります。

下の画像はこの可視光線をプリズムに通したときに現れるスペクトルですが、左の方が波長の短い青紫色で右が波長の長い赤色になっています。

スペクトル画像

そして、大きく分けて、この可視光線は三つの波長に分けることが出来ます。
・400nm~500nmを短波長
・500nm~600nmを中波長
・600nm~700nmを長波長

上のスペクトル画像を見ても分かるように右のほうの長波長を代表する色として「赤」があります。
600nm~700nmの光がほぼ均一にあれば、赤と人間は認識するからです。
そして、中波長は同様に「緑」
短波長は「青」になります。

色が波長で表せることが理解できたと思います。
そこで、混色を波長で考えてみたいと思います。

光の三原色である、長波長(赤)と中波長(緑)を足すと、足し算され、長波長と中波長の両方を含む「イエロー」が生まれるのです。
また同様に、中波長(緑)と短波長(青)を足すと、中波長と短波長を含む「シアン」が生まれます。

先の展開を読まれている方はお気づきかもしれませんが、マゼンタだけは短波長と長波長をあわせ持ち、波長的には離れているという面白い現象が発生します。

波長的(スペクトル的)には380nmあたりの波長を青紫と言っていますが、実際にはその帯域の波長はマゼンタとはされていません。
英語では、380nmあたりの帯域をマセンタではなくバイオレットと言っていることからも分かると思います。

ちょっと話が難しくなってきましたが、波長によって混色の原理は分かったのではないかと思います。

物理補色とは何か


さてさて、混色の話もここまで来るとだんだんと飽きてくる頃だと思います。

しかし、ここまで丁寧に読んで下さっていた方々が飽きないように1つ朗報です(笑)
今回の物理補色の話はPhotoshopを使った画像補正にも大きく関わってくる話だということです。

もちろん前回、前々回の話が理解できての今回の物理補色ですので、今まで読んでくださった方々はより理解が深まった形で、理論的に画像補正が出来るのではと思います。そういったわけで、やっと実践的な話へと今回は結びつきます。

では、本題の「物理補色」ですが、前回の波長の話が重要になってきます。

おさらいになりますが、青は短波長の色ですね。そして、イエローは長波長と中波長を含む色でした。
では、この二色を混ぜるとどうなるでしょうか。

答えは、短波長・中波長・長波長の全てを含む色になります。
全ての波長を含む色とは?

加法混色では「白」
減法混色では「グレー」
となります。

このように、すべての波長がそろう二色の関係を「物理補色」と言います。

一覧にすると
赤+シアン 
緑+マゼンタ
青+イエロー

となります。

さて、ここから画像の補正について少し書いて行きたいと思います。
ここで重要なのが、全ての波長が揃う場合は(減法混色の場合)グレーになるということです。

では、ここで分かりやすい混色の例を1つあげたいと思います。

◎イエローとマゼンタ(赤紫)を混ぜれば「綺麗な赤」が生まれます。
 では、イエローと青紫を混ぜたらどうなるでしょうか?
 答えは、「くすんだ赤」が生まれます。

この原因は何でしょうか?
イエロー(長波長+中波長)とマゼンタ(短波長+長波長)を混ぜると、イエローの中波長はマゼンタに吸収され、マゼンタの短波長はイエローに吸収され、長波長のみが残ります。
長波長の色とは「赤」でしたね。
ですので、綺麗な赤色が生まれるわけです。

では問題の、
イエロー+青紫はどうなるのでしょうか?
これは波長で言うと分かりにくくなるので、減法混色で話をしますが、青紫という色は、シアンとマゼンタの両方の色を含んでいます。その色にイエローを足すということは、イエロー+マゼンタ+シアンの三色が揃うことになり、減法混色の原理上、三色が揃うとくすんでしまいます。

これは、青とイエローは物理補色の関係で、黒(グレー)になるのとにてますよね。
つまり、青色というのはシアンとマゼンタが同量に混ぜられて生成された色ですよね。青紫というのはシアンとマゼンタの配合の割合が違うだけで、シアンとマゼンタの混色によって出来上がっているわけです。

で、この割合が同じだと、上記の通り青色になり、イエローと混ぜると物理補色の関係でグレーになるわけです。


また、赤という色は、イエローとマゼンタが混ざって出来た色です。
そこに物理補色であるシアンが入ってくると、入ってくる割合分だけくすんできて、赤の成分であるイエローとマゼンタと同量のシアンを混ぜると(黒)グレーになるわけです。

PhotoShopを使って、人肌のくすみを取りたいときに、「特定色域の選択」のレッド系を選択して「シアン」の%を下げる方法が有効なのはこのためです。
つまり、「特定色域の選択」をつかってレッド上に含まれるシアンを取り除き、くすみを無くしている訳です。
あとは、マゼンタとイエローの混合比率によって赤の色味を調整していくわけです。

これは別に、「特定色域の選択」を使わなくても、とにかく三色が揃わなければくすみを取ることが出来ます。便宜上というか、使いやすいということで、「特定色域の選択」が多用されているのが現実かもしれませんが。

これは、肌だけではなく、森の木々の緑色を曇天で撮影してしまったけれども、曇天で撮ったとわかるくすみを取り除きたい。といった場合にも有効です。

緑はシアン+イエローで構成されているわけですから、緑の中のマゼンタを取り除いてやれば、くすみが取れた緑になります。

この原理を理解してフォトショップを使用すればグッと写真の補正が上手になるはずです。

混色の原理が分かればPhotoshopのツールも頭で納得して使えるようになりますからね。
一度覚えてみてください。








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Orca
Posted byOrca

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