色彩と外観の理論ブログ

私の新しい品質保証の仕事では、製品の品質チェックの1つとして、製品の色を測定し、あらかじめ設定された許容色範囲内にある製品を製造していることを確認します。私たちは、ハンターL、a、b、XYZ、L*a*bスケールを報告する分光光度計という機器を使用しています。コンピュータのモニターやテレビ画面が色を表現しているように、色はRGBで測られるものだと思っていました。私は、RGBの量を手動で調整することによって、コンピュータ上のフォントのカスタムカラーを作成したことさえある。なぜRGBではなく、ハンターL、a、b、XYZ、L*a*bを使って色を測るのか、誰か説明してくれませんか？

それはあなたが何を望むかによる。白、黄みがかった白、青みがかった白、どれが欲しいですか？

簡単に言うと、CIE Tristimulus Scale (Hunter L, a, b; XYZ, and L*a*b scale)とRGBの主な違いは、色の世界におけるそれらの目的です。RGBは色を生成するデバイス依存の方法であり、品質管理の目的で色を記述するために使用するほど正確ではありません。CIE XYZカラースケールは物体の真の色を表し、RGBは物体の平均的な色を平坦なソリッドカラーで表現して画面に表示します。一方は色の方向性を提供するために使用され（RGB）、もう一方は色を正確に定量化するために使用されます（三刺激値）。

リンカーン記念館までドライブしよう

リンカーン・メモリアルは物理的な物体ではなく、特定の色、例えば白だとしましょう。そこに到達するには、RGBとTristimulusのどちらを使うべきでしょうか？これは、リンカーン記念館にどれだけ近いか、あるいは「白」という特定の色を得たいかによって変わってきます。RGBを使って白を測定し、分析的な精度を期待するのは、正確な住所とGPS/地図なしでリンカーン記念館に行こうとするようなものです。リンカーン記念館がワシントンD.C.にあることは知っていても、具体的な住所まで行くのは難しいだろう。

RGBは、赤、青、緑、またはこの場合は「白」の大まかな領域を知っているかもしれないが、正確な色に到達するには、大まかな方向以上のものが必要であるという点で、これとよく似ている。GPSが3次元の物理的座標を使い、目的の住所の3フィート以内まで案内してくれるのと同じように、CIE Tristimulusスケールは3次元の色座標を提供し、特定の色の正確な住所を極めて正確に教えてくれる。RGBがそれ以上の指示なしにモールであなたを降ろすかもしれない一方で、三刺激座標は、GPSが3フィート以内のリンカーン記念館にあなたを導くのと同じように、小数の精度で特定の色に正確にあなたを導きます。

では、RGBはどのように使われているのか？

RGBは、デジタル機器上で色を表現するために作られた加法的なカラースケールである。RGBは、0から255の異なる色の光を用いて異なる色を作り出す。RGBカラースケールは、赤、緑、青の蛍光体が一緒にグループ化されたピクセルデジタル化によって色を表示するために作成されました。コンピュータ、テレビ、携帯電話の画面を見ているときに、これが表示されているのです。

ベスト・バイやターゲットに入ったとき、ずらりと並んだテレビがすべて同じフットボールの試合を放映しているのを見たことがあるだろうか。テレビ画面を見渡すと、あるテレビは他のテレビよりも白っぽく見えることに気づくかもしれない。あるテレビには鮮やかなネオンカラーの芝生が映し出され、その隣のテレビはほとんど灰色に見える。今度はテレビがレフェリーにパンする。同じレフェリーでも肌の色が違って見える。ある画面ではピンクに見え、別の画面ではオレンジに見え、隣の画面では青白く見える。

すべてのテレビはRGBを使って色を表示しているが、機械が出力する色によって、私たちが知覚する色が決まる。各テレビは同時にRGBの強度R=100、G=200、B=150を表示する信号を得ているが、それらはすべて微妙に異なる色である。これは、各テレビメーカーがそれぞれ異なるディスプレイ用蛍光体を使用しているためである。

今、それが意味を持ち始めている！このTristimulusの値について詳しく教えてください。

テレビが発明されるずっと前に、CIE（国際照明委員会）と呼ばれる国際照明委員会は、人間の網膜が知覚する可視光の標準的な変換として、XYZカラーモデルを承認しました。CIE XYZは、ある範囲の波長に対する網膜の反応を量る数学的な表で色を表します。X値は赤の反応、Y値は緑/黄色の反応、Z値は青の反応です。

ハンターL、a、b、XYZ、L*a*bスケールなどのCIE三刺激カラースケールは、人間が知覚する色を定量化するために開発されました。CIE三刺激音階は非常に正確で、小数点以下第2位まで色を表現することができます。これは、このカラースケールでより多くの色を表現できるだけでなく、より正確であることを意味します。GPSに例えると、正確な色の住所と、一般的な色のエリアを提供します。

これは、人間が色を「知覚」する方法とどのように関係しているのだろうか？

色は第一義的な物理的性質ではなく、心理物理的な量である。このため、正確で精密な方法で色を表現するための共通の色彩言語が必要なのです。色がどのように知覚されるかを分解すると、ハンターL、a、b、XYZ、L*a*bのような三刺激カラースケールにどのように色が計算されるかを理解するのに役立ちます。

人間が色を知覚するためには、3つのものが必要である。まず物体が必要であり、次に光源が必要であり、最後にその物体を観察する人が必要である。人間は、物体から反射した光が発する波長から情報を収集し、その色について主観的な判断を下すことで色を知覚する。これは、異なるテレビが異なるバリエーションの緑色を表示するという物理的な知覚によって実証されている。色のわずかな違いにもかかわらず、すべてのテレビが緑色を表示していると言える。カラー分光光度計は、対象物を光源の前に置き、光を対象物から反射させ（または透過させ）、反射（または透過）光を精密光学系で集め、文字通り特定の波長の光子の数を数えて、対象物の色の三次元座標を計算するという点で、人間の目と似た働きをします。

我々はまだそこにいるのか？

人間の色知覚は主観的なものであるため、分析的な色測定は製造業にとって必須です。適切な測色技術がなければ、再現性のある、客観的で正確な色の定義を行うことは困難です。しかし、適切な技術があれば、私たちは簡単かつ確実に、目的の色、このリンカーン記念堂のイラストでは非常に特定の「白」に到達することができます。

HunterLabは、顧客に最高の技術を提供しながら、正確に測定する機器を作成しています。新しいデジタル資格試験ノートブックが品質管理をどのように変えるかについての以前の記事をご覧いただき、当社の製品と品質管理の重要性についてご確認ください。

色についてもっと知りたいですか？次回はカラースケールとカラーインデックスの違いについてご紹介します。