私たちはしばしば、光、光源、画像やオブジェクトの色などの概念について話しますが、私たちは光が何であり、色が何であるかを完全には想像していません。 これらの問題に対処し、理解から理解へと移行する時が来ました。
囲まれています
私たちがこれに気づいているかどうかにかかわらず、私たちは外の世界と絶えず相互作用しており、この世界のさまざまな要因の影響を受け入れます。 私たちは周りの空間を見て、さまざまなソースからの音を絶えず聴き、暑さと寒さを感じ、自然放射線背景の影響下にあることに気づきません。また、テレメトリー、無線、および通信信号の膨大な数のソースから来る放射線ゾーンに常にいます。 私たちの周りのほとんどすべてが電磁放射を放出します。 電磁放射は、さまざまな放射オブジェクト-荷電粒子、原子、分子によって作成される電磁波です。 波は、反復率、長さ、強度、およびその他の多くの特性によって特徴付けられます。 これは事実発見の例です。 燃えるき火から来る熱は非常に高い強度の電磁波、またはむしろ赤外線であり、私たちには見えませんが、感じることができます。 医師はX線を撮影しました-彼らは高い貫通力を持つ電磁波を照射されましたが、私たちはこれらの波を感じたり見たりしませんでした。 電流とその動作下で動作するすべてのデバイスが電磁放射の源であるという事実は、もちろん皆さんご存知です。 しかし、この記事では、電磁放射の理論とその物理的性質については説明しませんが、可視光とは何か、私たちが見る物体の色がどのように形成されるかをより簡単な用語で説明しようとします。 最も重要なことを伝えるために、私は電磁波について話し始めました。光は、加熱された状態または励起状態の物質によって放出される電磁波です。 そのような物質の役割は、太陽、白熱灯、LED懐中電灯、き火の炎、さまざまな種類の化学反応です。 たくさんの例があります;あなた自身は、私が書いたよりもはるかに大量に引用することができます。 光の概念とは可視光を意味することを明確にする必要があります。 上記はすべて、このような画像の形式で表すことができます（図1）。
図1-他の種類の電磁放射の中で可視放射の場所。
図1では、 可視光線はスケールの形で表され、さまざまな色の「混合物」で構成されています。 ご想像のとおり、これはスペクトルです。 波のような線（正弦曲線）は、スペクトル全体（左から右）を通過します。これは、光の本質を電磁放射として表示する電磁波です。 大まかに言って、放射は波です。 X線、イオン化、電波放射（ラジオ、テレビ通信）-関係ありません。それらはすべて電磁波であり、これらの波の長さが異なるのは各タイプの放射線のみです。 正弦曲線は、時間の経過とともに変化する放射エネルギーのグラフィカルな表現です。 これは放射エネルギーの数学的記述です。 図1では、描かれている波が、左隅でわずかに圧縮され、右隅で拡大されていることもわかります。 これは、地域によって長さが異なることを示しています。 波長は、隣接する2つの頂点間の距離です。 可視光（可視光）の波長は380〜780nm（ナノメートル）です。 可視光は、1つの非常に長い電磁波の単なるリンクです。
光から色、そして背中へ
学校から、太陽光線の経路にガラスプリズムを配置すると、ほとんどの光がガラスを通過し、プリズムの反対側にマルチカラーの縞模様が見えることがわかります。 つまり、最初は太陽光がありました-白い光線で、プリズムを通過した後、7つの新しい色に分割されました。 これは、白色光がこれらの7色で構成されていることを示しています。 覚えておいて、私はちょうど可視光（可視放射）は電磁波であり、したがって、太陽光線がプリズムを通過した後に判明したこれらのマルチカラーストライプは、別個の電磁波であると述べました。 つまり、7つの新しい電磁波が得られます。 図2を見てください。
図2-プリズムを通る太陽光線の通過。
各波には独自の長さがあります。 ご覧のように、隣接する波の頂点は互いに一致していません：赤い色（赤い波）の長さは約625-740nmであるため、オレンジ色（オレンジの波）は約590-625nmであり、青い色（青い波）は435-500nmです。残りの4つの波、本質については数字を示しません。 各波は光エネルギーを放出します。つまり、赤い波は赤い光を発します。オレンジ-オレンジ、緑-緑など。 7つの波すべてが同時に放射されると、色のスペクトルが表示されます。 これらの波のグラフを数学的に加算すると、可視光の電磁波の元のグラフが得られ、白色光が得られます。 したがって、可視光の電磁波のスペクトルは、長さが異なる波の合計であり、互いに重ね合わされると元の電磁波を与えると言えます。 スペクトルは「波の構成を示します。」 簡単に言うと、可視光のスペクトルは、白色光（色）を構成する色の混合です。 他の種類の電磁放射（電離、X線、赤外線、紫外線など）にも独自のスペクトルがあると言わなければなりません。
人は他の種類の放射線を見ることができないため、そのような色付きの線は構成に含まれませんが、放射線はスペクトルの形で表すことができます。 目に見える放射線は、人が見ることができる唯一の種類の放射線です。それが、この放射線が呼ばれた理由です-可視です。 ただし、特定の波長のエネルギー自体には色がありません。 スペクトルの可視領域における電磁放射の人間の知覚は、この放射に応答することができる受容体が人間の網膜に位置しているという事実によるものです。
しかし、7つの原色を追加するだけで、白を取得できますか？ まったくありません。 科学的研究と実際の実験の結果、人間の目が知覚できるすべての色は、3つの原色のみを混合することで得られることがわかりました。 三原色：赤、緑、青。 これらの3色を混ぜることでほぼすべての色を得ることができれば、白になります！ 図2に示されているスペクトルを見てください。スペクトルには、赤、緑、青の3色がはっきりと見えます。 RGB（赤緑青）カラーモデルの根底にあるのはこれらの色です。
実際にどのように機能するかを確認しましょう。 赤、緑、青の3つの光源（スポットライト）を取ります。 これらのスポットライトはそれぞれ、特定の長さの電磁波を1つだけ放射します。 赤-約625-740nmの長さの電磁波の放射に対応し（ビームのスペクトルは赤のみで構成される）、青は435-500nmの長さの波を放射し（ビームのスペクトルは青のみで構成される）、緑-500-565nm（ビームのスペクトルでは緑のみ） ） 3つの異なる波と何もない、マルチカラースペクトルと補色はありません。 次に、図3に示すように、光線が互いに部分的に重なるようにスポットライトを向けます。
図3-赤、緑、青の色を重ねた結果
光線と光線の交差点で、新しい光線が形成されたのを見てください-新しい色。 緑と赤は黄色、緑、青のシアン、青、赤のマゼンタを形成しました。 したがって、光線の明るさを変更し、色を組み合わせることにより、さまざまな色調と色合いを得ることができます。 緑、赤、青の交点の中心に注意してください。中央に白が表示されます。 最近話したもの。 白い色はすべての色の合計です。 それは、私たちが見るすべての色の「最も強い色」です。 白の反対は黒です。 黒は、まったく光がない状態です。 つまり、光のない場所-暗闇のある場所では、すべてが黒くなります。 この例は図4です。
図4-光放射の欠如
どういうわけか光の概念から色の概念へといつの間にか渡りますが、何も伝えません。 明確にする時が来ました。 光は、加熱された物体から放射される放射、または物質によって励起状態にある放射であることがわかりました。 光源の主なパラメーターは、波長と光の強度です。 色は、この放射の定性的な特性であり、生じる視覚的感覚に基づいて決定されます。 もちろん、色の知覚は人、彼の身体的および心理的状態に依存します。 しかし、あなたは十分に気分が良く、この記事を読んで、虹の7色を互いに区別できると仮定します。 現時点では、オブジェクトの色ではなく、光の放射の色について話していることに注意してください。 図5は、互いに依存する色と光のパラメーターを示しています。
図5および6-色パラメータの放射線源への依存性
色には基本的な特性があります：色調（色相）、明度（明るさ）、明度（明度）、彩度（彩度）。
色相
-これは、スペクトルの位置を決定する色の主な特徴です。 虹の7色-言い換えれば、7色のトーンを思い出してください。 赤い色調、オレンジ色の色調、緑の色調、青など 非常に多くの色調が存在する可能性があります。例として、7つの虹色を指定しました。 グレー、白、黒などの色、およびこれらの色の濃淡は、異なる色調の混合の結果であるため、色調の概念に属さないことに注意してください。
明るさ
-特定の色調の光エネルギーがどれだけ強く放出されるかを示す特性（赤、黄、紫など）。 そして、それがまったく放射されていない場合はどうなりますか？ 放射されない場合、それは存在しないことを意味しますが、エネルギーはありません。光は存在せず、光が存在しない場合は黒色になります。 輝度が最大に低下した色はすべて黒になります。 たとえば、赤の明るさを減らすためのチェーン：赤-let色-ブルゴーニュ-茶色-黒。 たとえば、同じ赤色の最大輝度は、「最大赤色」になります。
明度
-色（色相）が白に近い度合い。 明度が最大になる色はすべて白になります。 例：赤-ラズベリー-ピンク-淡いピンク-白。
彩度
-色のグレーへの近接度。 グレーは白と黒の中間色です。 灰色は、赤、緑、青を同量混合することで形成され、放射線源の輝度が50％低下します。 彩度は不均衡に変化します。つまり、彩度が最小に低下しても、ソースの輝度が50％に低下するわけではありません。 色がグレーよりもすでに濃く、彩度が低下している場合は、さらに暗くなり、さらに低下すると、完全に黒になります。
色相、明度、彩度などの色特性は、HSBカラーモデル（別名HCV）の中心にあります。
これらの色特性を理解するために、図7のAdobe Photoshopグラフィックエディターのカラーパレットを検討します。
図7-Adobe Photoshopカラーピッカー
写真を注意深く見ると、パレットの右上隅にある小さな円が見つかります。 この円は、カラーパレットで選択されている色を示しています。この例では赤です。 正しくしましょう。 まず、画像の右半分にある数字と文字を見てください。 これらは、HSBカラーモデルのパラメーターです。 一番上の文字はH（色相、色調）です。 スペクトル内の色の位置を決定します。 0度の値は、これがカラーホイールの最高点（または最低点）、つまり赤であることを意味します。 円は360度に分割されます。 360色のトーンがあることがわかりました。 次の文字はS（彩度）です。 100％の値を示しました-これは、色がカラーパレットの右端に「押し付けられ」、可能な限り高い彩度を持つことを意味します。 次に、文字B（明るさ、明るさ）が表示されます。これは、カラーパレット内のポイントの高さを示し、色の強度を特徴付けます。 100％の値は、色の強度が最大であり、ポイントがパレットの上端まで「押されている」ことを示します。 文字R（赤）、G（緑）、B（青）は、RGBモデルの3つのカラーチャネル（赤、緑、青）です。 それらのそれぞれのそれぞれは、チャネル内の色の量を示す数値を示します。 図3のスポットライトを使用した例を思い出してください。3つの光線を混合することで、任意の色が得られることがわかりました。 各チャネルに数値データを書き込むことにより、色を一意に決定します。 私たちの場合、8ビットのチャンネルと数字は0から255の範囲です。R、G、Bチャンネルの数字は光の強度（色の明るさ）を示します。 チャネルRでは、値255が示されています。これは、それが純粋な赤色であり、最大の明るさを持っていることを意味します。 チャンネルGとBにはゼロがあり、これは緑と青の色がまったくないことを意味します。 一番下のグラフでは、コードの組み合わせ＃ff0000を見ることができます-これはカラーコードです。 パレット内の色には、色を定義する独自の16進コードがあります。 素晴らしい記事Theory of color in numbersがあり、著者は16進コードで色を決定する方法を説明しています。
図では、「lab」と「CMYK」の文字が付いた数値のフィールドが消されていることもわかります。 これらは色も特徴づけられる2つの色空間であり、それらについては個別の議論があり、この段階ではRGBで理解するまでそれらを詳しく調べる必要はありません。
Adobe Photoshopのカラーパレットを開き、RGBおよびHSBフィールドの色の値を試すことができます。 チャンネルR、G、Bの数値を変更すると、チャンネルH、S、Bの数値が変更されることに気付くでしょう。
オブジェクトの色
周りのオブジェクトがどのように色を帯びるのか、そしてこれらのオブジェクトのさまざまな照明条件によって色が変化する理由を説明する時が来ました。
オブジェクトは、光を反射または透過する場合にのみ表示されます。 オブジェクトが入射光をほぼ完全に吸収すると 、オブジェクトは黒色になります 。 そして、物体がほぼすべての入射光を反射すると、 白色になります 。 したがって、オブジェクトの色は、このオブジェクトが照らされる吸収光と反射光の量によって決まるとすぐに結論付けることができます。 光を反射および吸収する能力は、物質の分子構造、つまり物体の物理的特性によって決まります。 アイテムの色は「自然に配置されていません」！ 自然から、物理的特性が埋め込まれています：反映し、吸収します。
物体の色と放射線源の色は密接に関連しており、この関係は3つの条件によって説明されます。
- 最初の条件：オブジェクトは、光源がある場合にのみ色を受け入れることができます。 光がない場合、色はありません！ 瓶の中の赤い絵の具は黒く見えます。 暗い部屋では、色がないので色を見たり区別したりしません。 周囲の空間全体とその中のオブジェクトの黒色は黒になります。
-2 番目の条件：オブジェクトの色は、光源の色に依存します。 光源が赤いLEDの場合、このライトで照らされるすべてのオブジェクトは、赤、黒、グレーの色のみを持ちます。
- 最後に、3番目の条件：オブジェクトの色は、オブジェクトを構成する物質の分子構造に依存します。
緑の草は緑に見えます。これは、白色光で照らされると、スペクトルの赤と青の波を吸収し、緑の波を反射するためです（図8）。
図8-スペクトルの緑波の反射
図9のバナナは、スペクトルの黄色領域にある波（黄色のスペクトル波）を反射し、スペクトル内の他のすべての波を吸収するため、黄色に見えます。
図9-スペクトルの黄色の波の反射
図10に示されている犬は白です。 白色は、スペクトル内のすべての波の反射の結果です。
図10-スペクトルのすべての波の反射
オブジェクトの色は、スペクトルの反射波の色です。 これが、オブジェクトが見る色を得る方法です。
次の記事では、 色温度の新しい特性について説明します。