色彩理論の基礎。 CIE XYZシステム

Habréには、色の概念に何らかの形で関連する記事が定期的にあります：その一般的な 理論 、カラープロファイルとカラーマネジメントシステムの使用 、デザインにおける調和のとれた色の組み合わせの選択、画像を使用する際に生じる問題の説明、および他の多くのトピック、たとえば、画像処理のトピックでは、何らかの方法で色や色再現の問題に触れます。 しかし、残念なことに、これらの記事のほとんどは色の概念を説明しており、その再現の特徴は非常に表面的であるか、急いで結論を出したり、間違いを起こしたりします。 正確な色再現の実用的側面に関する関連フォーラムの記事と質問の数、および経験豊富な専門家自身によるこれらの質問に答える多くの誤った試みは、色の取り扱いに関する問題が非常に頻繁に発生し、それらに対する合理的かつ明確な答えを見つけることを示唆しています難しいです。



私の意見では、色再現に関するほとんどのIT専門家の不十分または誤った知識は、基本が一見単純であるため、色理論を研究するのにほとんど時間がかからないという事実によって説明されています：問題なく虹の色をすべて取得します。これは、何らかのプログラムのRGBまたはCMYKコントロールによって確認されます。 これのほとんどは十分なようであり、この分野の知識に対する彼らの欲求は終わります。 しかし、画像を取得、作成、再現するプロセスは、色の理論とその根底にあるプロセスを理解することで解決できる多くのニュアンスと考えられる問題を準備します。 このトピックは、カラーサイエンスの分野における知識のギャップを埋めるために設計されており、ほとんどのデザイナー、写真家、プログラマー、および他のIT専門家に役立つでしょう。



次の質問に答えてください。

• なぜ物理学は色の定義を与えることができないのですか？
• 7つの基本的なSIユニットのうち、人間の視覚システムの特性に基づいているのはどれですか？
• スペクトルにない色調は何ですか？
• 90年前にどのようにして色覚を測定しましたか？
• 明るさのない色が使用されている場所

回答が見つからない質問が少なくとも1つある場合は、猫の下に目を通すことをお勧めします。猫の下で、これらすべての質問に対する回答を見つけることができます。

色の定義。 彼の測定

科学は測定と単位なしではできないことは誰もが知っています。色に関する科学も例外ではありません。 したがって、まず色の概念を定義しようとし、この定義に基づいて、色を測定する方法を見つけようとします。



このために私たちの周りの世界の光をとらえる眼の助けを借りて、色が私たちによって知覚されると聞いても誰も驚かないでしょう。 光は390-740 nmの波長範囲の電磁放射（目に見える）なので、色が目に入る光の特異性であると仮定して、これらの光線のプロパティで色を測定する方法の鍵を見つけてみましょう。 これは私たちの考えと矛盾していません。人に色を知覚させるのは、目に入る光です。



パワーなどの光のパラメーターとそのスペクトル構成は既知であり、物理学で簡単に測定できます（つまり、波長に対するパワーの分布はスペクトルです）。 たとえば、青と赤の表面からの反射光のスペクトルを測定することにより、正しい道を進んでいることがわかります。パワー分布グラフは大幅に異なります。これは、これらの表面は異なる色であるため、色は可視放射の特性であるという仮定を確認します。 私たちを待っている最初の困難は、単一色を記述するために少なくとも35のスペクトル数値（10 nmのステップで390-740 nmの可視波長範囲）を記録する必要があることです。 この二次的な問題を解決する方法について考える前に、同じ色のいくつかのサンプルのスペクトルが奇妙に振る舞うことがわかります（赤と緑のグラフ）：











サンプルの色が間違いなく同一であるにもかかわらず、スペクトルが大きく異なることがわかります（この場合、灰色。これら2つの放射はメタメリックと呼ばれます）。 これらのサンプルの色覚の形成は、サンプルからの反射光のみの影響を受けます（背景色の影響、照明に対する目の順応のレベル、およびその他の二次的要因を省略しましょう）。そのスペクトル分布は、サンプルの物理的測定から得られるすべてです。 この場合、2つの実質的に異なるスペクトル分布が同じ色を決定します。



色のスペクトル記述の問題の2番目の例を示します。 私たちは、可視スペクトルの各部分の光線が特定の色で色付けされていることを知っています：400 nmの領域の青から、青、緑、黄色、オレンジ、650 nm以上の波長の赤まで。 黄色は560〜585 nmの領域にあります。 しかし、560〜585 nmの「黄色」範囲の放射が完全に存在しないにもかかわらず、黄色として知覚される赤と緑の放射の混合物を選択できます。



物理的なパラメーターは、最初の状況では色の同一性を説明できず、2番目の状況では光線の黄色の存在を説明できないことがわかります。 奇妙な状況？ どこで間違えましたか？



スペクトルの測定で実験を行ったところ、色は放射の特性であると仮定しましたが、スペクトルを超える異なる色の光線が同じ色として知覚されるため、結果はこれに反論します。 仮定が正しい場合、スペクトル曲線の顕著な変化は、知覚可能な色の変化を引き起こしますが、これは観察されません。 今から色測定の方法を探しており、スペクトルの測定は色の測定とは呼ばれないことがわかったので、これを実現できる他の方法を探す必要があります。



実際、最初のケースでは、2つの実験が実行されました。1つは分光計を使用し、その結果は2つのグラフで、もう1つは人によるサンプルの視覚的比較です。 最初の方法は光のスペクトル構成を測定し、2番目の方法は人間の心の感覚を比較します。 最初の方法は私たちに合わないという事実のために、色を測定するために人を使用しようとします。色は、人が目に光を当てたときに感じる感覚であると仮定します。 しかし、人の感覚を測定し、この概念の複雑さと不確実性を理解する方法は？ 脳や脳波に電極を提供しないでください。今でもそのような方法では、色のような繊細な概念に必要な精度が得られません。 さらに、この問題は20世紀の20世紀に現在の技術のほとんどが存在することなく正常に解決されました。

明るさ

人の視覚を数値で表現することが必要になった解決のための最初の問題は、光源の明るさを測定するタスクでした。 ランプの放射パワー（すなわち、消費電力ではなく、ジュールまたはワットでの放射パワー）の測定は、この質問に答えませんでした。これは、第一に、人は380未満および780 nmを超える波長の放射を見ていないため、この範囲外の放射は、光源の輝度に影響しません。 第二に、すでにスペクトルで見たように、色（および明るさ）の感覚は、私たちの目に入った光の特性を修正するよりも複雑なプロセスです。 たとえば、緑の放射は、同じ青の電力よりもはるかに明るいです。 明らかに、光源の明るさを数値で表現する問題を解決するには、スペクトルのすべての個々の波に対する人間の視覚システムの感度を定量的に決定する必要があり、それを使用して、光源の各波長の総明るさに対する寄与を計算することができます。 上記で挙げた色を測定するタスクのように、これはまた、人による明るさの感覚を測定する必要性に帰着します。



人が知っているパワーと放射の明るさを視覚的に比較することにより、各波長の放射から明るさの感覚を測定することができました。 これは非常に簡単です。放射強度を制御するには、2つの単色（スペクトル的に可能な限り狭い）ストリームの明るさを調整しながら、パワーを測定する必要があります。 たとえば、1ワットの電力で波長555 nmの単色放射の明るさを均等にするには、波長512 nmの二重波放射を使用する必要があります。 つまり、私たちの視覚系は最初の放射線に対して2倍敏感です。 実際には、結果の高精度のために、より複雑な実験が行われましたが、これは言われたことの本質を変えません（プロセスは1923年の元の科学研究で詳細に説明されています）。 可視範囲全体に対するこのような一連の実験の結果は、スペクトル光効率曲線です（「可視性曲線」という名前がまだあります）。











X軸に沿って波長がプロットされ、対応する波長に対する人間の視覚システムの相対感度がY軸に沿ってプロットされます。



同じスペクトル感度のデバイスを使用すると、必要な光放射の輝度を簡単に決定できます。 さまざまな光度計、光度計、およびその他のデバイスの感度が慎重に調整されるのは、まさにこのような曲線の下にあり、人が知覚する明るさを決定することが重要です。 しかし、そのようなデバイスの感度は常に人のスペクトル光効率の曲線に近似するだけであり、輝度のより正確な測定のために、関心のある光源のスペクトル分布が使用されます。



スペクトル分布は、放射を狭いスペクトルゾーンに分割し、それぞれのパワーを個別に測定することによって取得されます。 光源の明るさをこれらすべてのスペクトルゾーンの明るさの合計と見なすことができ、そのためにそれらのそれぞれの明るさを決定します（指に関する私の説明を読むことに興味がない人のための公式 ）：測定されたパワーにこの波長に対応する視覚システムの感度を掛けます（それぞれ前のグラフのY軸とX軸）。 このようにして得られたすべてのスペクトルゾーンの輝度を合計することにより、 光度単位で一次放射線の輝度を取得します。これにより、さまざまな物体の知覚輝度の正確なアイデアが得られます。 測光単位の1つはSI基本単位に含まれています-candelaは、スペクトル光効率曲線によって決定されます。つまり、人間の視覚システムの特性に基づいています。 人間の視覚システムの相対的な感度の曲線は、国際照明委員会（ソ連の文献では略語MCOを見つけることができます）、またはCIE-国際委員会によって国際標準として1924年に採用されました。

CIE RGBシステム

しかし、スペクトル光効率の曲線は、光放射の明るさについてのアイデアのみを提供し、たとえば、彩度や色調など、他の特性に名前を付けることができます。 明るさを測定する方法により、人だけが色を直接「測定」できる（色が感覚であることを忘れないでください）か、明るさの感情を数値で表現できるスペクトル光効率曲線などの彼の反応のモデルを知ることができます。 色を測定するには、人の助けを借りて、光効率曲線と同様に、光のスペクトル分布のすべての可能なバリエーションに対する視覚システムの色反応を表示する特定のシステムを実験的に作成する必要があると仮定します。



光線の特性の1つは長い間知られています（実際、これは視覚システムの機能です）。2つの多色放射を混ぜると、元の色とは完全に異なる色を得ることができます。 たとえば、特定のパワーの緑と赤の光をある時点で白い紙に向けることで、緑や赤の不純物のない純粋な黄色の斑点を得ることができます。 3番目の放射を追加すると、既存の2つに対しては青の方が優れています（赤と緑の混合では得られないため）、多くの色を得ることができるシステムが得られます。



このようなデバイスで特定のテスト放射を視覚的に均等化すると、3つのインジケーターが得られます。それぞれ赤、緑、青のエミッターの強度（ランプに印加される電圧など）です。 つまり、色を再現するデバイス（視覚色彩計と呼ばれる）と視覚システムの助けを借りて、求めていた特定の放射線の色の数値を得ることができました。 これらの3つの値は、3次元空間の座標として便利に表されるため、多くの場合、色座標と呼ばれます。



このような実験は、20世紀の20世紀に科学者ジョン・ギルドとデビッド・ライトが互いに独立して成功裏に実施しました。 ライトは、波長がそれぞれ650、530、460 nmの赤、緑、青の単色放射を使用し、ギルドはより複雑な（非単色）放射を使用しました。 使用した機器の大きな違いと、正常な視力を持つ17人の観測者（ライトが10人、ギルドが7人）のデータのみが平均化されたという事実にもかかわらず、両研究者の最終結果は非常に近く、測定の精度が高いことを示しています科学者によって実施されました。 概略的に、測定手順を図に示します：











3つの線源からの放射線の混合物がスクリーンの上部に投影され、調査された放射線が下部に投影され、実験参加者はカーテンの開口部を通してそれらを同時に見ます。 研究者は、参加者がデバイスのフィールド間で色を均等にするタスクを設定し、調査した放射線を下のフィールドに向けます。 参加者は、成功するまで3つの放射線の出力を調整し、研究者は3つの放射線源の強度指標を記録します。



場合によっては、このような実験では特定の単色放射を均等化することはできません。3つの放射のレギュレーターの任意の位置のテストフィールドは、使用する混合物よりも飽和したままです。 しかし、実験の目的は色座標を取得することであり、その再現ではないという事実のため、研究者はトリックに行きました。彼らはデバイスの主な放射の1つを他の2つと混合せず、スクリーンの下部に向け、つまり、それをテスト放射と混合しました：











通常通り、さらなる調整が行われますが、調査対象と混合される放射線の量は負と見なされます。 ここで、数値を通常の方程式の別の部分に移動するときに符号を変更することから類推できます：比色計画面の2つの部分の間で視覚的な同等性が確立されるため、その上部は方程式の一部、下部は他の部分と見なすことができます。



両方の研究者は、可視スペクトルのすべての個々の単色放射の視覚測定を実施しました。 このように可視スペクトルの特性を研究することにより、科学者はその結果を使用して他の放射を記述することができると想定しました。 科学者は3つの独立した放射の力で動作し、一連のそのような実験の結果は3つの曲線であり、光効率曲線を作成するときに行われたものではありません。



便利で普遍的な色指定システムを作成するために、CIE委員会は、ギルドとライトの測定値を平均し、波長700、546.1、435.8 nmの3つの主要な放射（赤、緑、青、赤、緑、青- RGB）。 CIEメンバーは、白色を再現するのに必要な平均化されたシステムの主要な放射の輝度の比率を把握し（それぞれ1：4.5907：赤、緑、青の光線で0.0601、その後の再計算で実験的に確立された）、スペクトル効率曲線を使用して、特定の色座標曲線を計算しました、1ワットの出力を持つ単色放射の方程式に対して、このシステムの3つの主要な放射の必要数を示します。











X軸に沿って波長がプロットされ、対応する波長によって生じる色を再現するために、Y軸上に必要な量の3つの放射が必要です。 グラフの負のセクションは、システムで使用される3つの主要な放射では再現できない単色放射に対応しており、その仕様については、調整時に上記のトリックに頼る必要があります。



このようなシステムを構築するために、他の3つの放射を選択できます（他の2つの放射を混合して再生することはできません）。 CIE RGBシステムで選択された主な放射は、多数のスペクトル放射を再現し、その特定の曲線は非常に正確に取得され、標準化されています。



特定の色座標曲線により、人間を使用して色座標を取得するために、視覚調整が遅い面倒な視覚比色計を使用する必要がなくなり、分光器を使用して非常に迅速かつ簡単に取得できる放射のスペクトル分布によってのみ計算できます。 そのような方法は、その放射の対応するスペクトル領域の強度にパワーが対応する単色光線の混合物としてあらゆる放射を表すことができるため、可能です。



次に、 式の特定の座標曲線を使用して単色オブジェクトの異なるスペクトルを示す物理が降伏する前に、2つのサンプルを確認します：サンプルから反射された光のパワーのスペクトル分布に3つの特定の曲線を掛けて、それぞれの結果を要約します（輝度を計算するときのように）スペクトル分布ですが、ここでは3つの曲線が使用されています）。 結果は、CIE RGBシステムの色座標であるR、G、Bの3つの数値になります。つまり、このシステムの3つの放射の数であり、その混合は測定されたものと同じ色です。 2つのサンプルに対して3つの同一のRGB値を取得します。これは、同一の色の感覚に対応し、色が感覚であり、視覚システムまたはCIE RGBシステムの3つの曲線の形のモデルの参加によってのみ測定できるという仮定を確認しますもう1つは、その特定の座標が既知です（他の原色に基づいた別のこのようなシステムについては、後ほど詳しく検討します）。 CIE RGB比色計を使用して、サンプルから反射された光を直接測定します。つまり、システムの3つの放射の混合物の色を各サンプルの色と視覚的に等しくすると、同じ3つのRGB座標が得られます。



測色システムでは、R = G = B = 1がシステムで採用されている白色に対応するように、基本放射量を正規化するのが一般的です。 CIE RGBシステムでは、可視スペクトルのすべての波長で均一に放射する仮想の等エネルギー源の色が、このような白色で採用されています。 このような正規化を行わないと、青い光源の輝度が非常に低いため、システムが不便になります-4.5907：0.0601：緑に対して、そしてグラフ上では、ほとんどの色が図の青い軸に「くっついています」。 このような正規化（システムの赤、緑、青の光線に対してそれぞれ1：4.5907：0.0601）を導入して、測光単位から比色単位に移行し、このようなシステムをより便利にします。



CIE RGBシステムは色覚の理論に基づいておらず、特定の色座標の曲線は、しばしば誤って解釈されるため、人間の目の網膜の3種類の錐体の分光感度ではないことに注意してください。 このようなシステムは、網膜錐体色素の特性に関するデータがなく、脳の視覚情報を処理する最も複雑なプロセスに関するデータがなくても簡単に実行できます。 これは、当時の人間の視覚装置の特性に関する重要でない情報にもかかわらず、そのようなシステムを作成した科学者の並外れた工夫と先見の明を示しています。 さらに、CIE RGBシステムは、過去の科学の大きな進歩にもかかわらず、これまでのところ実質的に変化のない色の科学の基礎となっています。



また、モニターはCIE RGBシステムのような色再現に3つの放射を使用するという事実にもかかわらず、モニターの色成分（RGB）の3つの値は厳密に色を指定しないことに注意してください。さらに、モニターの主な放射は、CIE RGBシステムの主な放射とはまったく異なります。 つまり、モニターのRGB値を色の特定の絶対的な定義として認識しないでください。



理解を深めるために、「放射線/光源/波長/ランプが緑色」と言うとき、実際には「放射線/光源/波長/ランプは緑色の感覚を生み出す 」ことを意味することに注意してください。 可視光線は視覚システムの刺激にすぎず、色はこの刺激の知覚の結果であり、色の特性は電磁波に起因するものではありません。 たとえば、上記の例のように、赤と緑の単色光線を混ぜると、スペクトルの黄色の範囲からの波は現れませんが、それらの混合を黄色と認識します。

非現実的な色。 CIE XYZシステム

1931年、次のCIE会議で、ケンブリッジ大学のトリニティカレッジ（イギリス）で、ギルドとライトのデータに基づくシステムが国際標準として採用されました。 また、アメリカのディーン・B・ジャッド（ディーン・B・ジャッド）率いる科学者グループは、委員会の次の会議を待たないために、1年前に行われますが、最終データは会議の前夜のみに計算されました。 提案されたシステムは非常に便利で成功したため、真剣な議論なしに委員会で採用されました。



このようなシステムが作成されたものに基づいて理解するには、2つ以上の色の追加はベクトルの追加と同じ規則に従うため、色はベクトルとして表現する必要があります（これはGrassmannの法則から生じます）。 たとえば、赤と緑の放射を混合した結果は、これらの放射の輝度に比例する長さを持つ2つのベクトルの追加として表すことができます。











混合物の明るさは、ベクトルを追加することによって得られる長さに等しくなり、色は使用される放射線の明るさの比率に依存します。 原色のいずれかを優先する比率が大きいほど、結果の放射はこの放射により近い色になります。











CIE RGBシステムの作成に使用される比色計での色の混合をグラフィカルに描写してみましょう。 覚えているように、赤、緑、青の3つの放射線を使用します。 このトリプルの色は他の2つの合計では得られないため、これらの放射のすべての可能な混合を3次元空間で表す必要がありますが、この場合、色の加算のベクトルプロパティを使用することを妨げません：











3次元図を描くのは必ずしも便利ではないため、3次元図の単位平面（青色で強調表示）に必要なすべての色を投影する単純化されたグラフを使用することがよくあります。











このような色ベクトルの投影の結果は、ダイアグラム上の点になり、その軸は三角形の辺になり、CIE RGBシステムの原色の点によって設定されます。











このようなポイントは、この三角形のシステム内の任意の2つの辺からの距離の形で座標を持ちます（三角形では頂点または辺からの2つの距離によって任意の点を決定できるため、3番目の座標は不要です）。このような三角形の座標は色度座標と呼ばれ、色相（青、シアン、緑など）や彩度（灰色、淡色、彩度など）などの色パラメーターを決定します。3次元から平面図に切り替えたという事実により、3番目の色パラメーターである明るさを表示することはできませんが、多くの場合、色の値のみを決定するだけで十分です。



混乱しないように、色座標は3次元システムの色ベクトルの終了位置であり、大文字（RGB、XYZなど）で示され、色座標はフラットカラーチャート上の色点の位置であり、小文字で示されていることを強調します。 （rg、xy）とそのうちの2つだけです。



軸間に直角がない座標系を使用することは必ずしも不便ではないため、測色では多くの場合、単位平面が直角三角形を形成するこのような3つのベクトルのシステムを使用します。直角に近い2つの側面がカラーチャートの軸として使用されます。











このような図にすべての可能な色を配置します。その限界は、図の実際の色の領域（赤い線）を制限する、軌跡と呼ばれるマゼンタの線を持つスペクトル的に純粋な放射の線です。











マゼンタの色度の線は、スペクトルの極端な青と赤の端の放射の色度の間にあります。紫の感覚は、青と赤の光線が1つだけでなく視覚システムに作用するときに現れるため、他の色と同様に、スペクトル領域を紫色と関連付けることはできません。



軌跡の重要な部分（380-546 nmの領域）は、主放射の色度によって制限される三角形を超えて延びています。つまり、負の色度座標を持っています。これは、CIE比色計でスペクトル放射のこの部分を均等化できないためです。これは、スペクトルの同じセクションが負の座標を持つ特定の色座標の曲線に対応します（380-440 nmの範囲では、これらはグラフでは見えない小さな値です）。



色と色の負の座標の存在は、比色分析を困難なタスクに変えました。20〜30年代では、ほとんどの計算はスライドルールを使用して実行され、比色分析作業の計算量はかなり多くなります。



前の図は、すべての正の座標が三角形内にある色のみを持ち、この色がこの基本的な放射システムで使用される色を形成することを示しています。軌跡が三角形の中央にある場合、すべての色は正の座標を持つことになり、計算が大幅に簡素化されます。しかし、その凸状の形状のために、軌跡上でそれを完全に組み込むことができるこのような3点を見つけることは不可能です。後に、この軌跡の形状の理由は、重なり合う3種類の目の錐体のスペクトル感度にあり、放射はスペクトルの別の領域に関与する錐体を励起し、彩度レベルを低下させることが判明しました。



しかし、軌跡を超えて、再現して見ることはできないが、その座標は実際の色の座標とともに方程式で簡単に使用できる色を使用するとどうなりますか？すでに実験から計算に切り替えているため、混色のすべてのプロパティが同時に保持されるため、このような非現実的な色を使用することを妨げるものはありません！三角形には実際の色の軌跡を含めることができる任意の3色が適切であり、そのようなトリプルを非現実的な原色の多くのトリプルを簡単に描くことができます（軌跡の周りに可能な限り密にそのような三角形を構築することをお勧めしますので、ダイアグラム上の不要な領域が少なくなります）：







新しい原色のポイントを自由に選択できるようになったため、科学者たちはこの新しい3色システムの便利な機能を抽出することにしました。たとえば、作成されたシステムを使用して、追加の計算または測定なしで直接フォトメトリック輝度を決定する機能（CIE RGBシステムでは、輝度を計算する必要があります）、つまり、何らかの方法で1924フォトメトリック標準と組み合わせます。



最終的に科学者によって選択された3つの新しい色の選択を正当化するために（計算にのみ存在することを思い出してください）、3次元の色座標図に戻ります。わかりやすく理解しやすいように、通常の直交座標系を使用します。その上に、すべての色が同じ測光輝度を持つ平面を配置します。覚えているように、CIE RGBシステムの赤、緑、青の主要発光の単位輝度は1：4.5907：0.0601と相関しており、測光単位に戻るためには、1/1から1 / 4.59から1/0の比率で撮影する必要があります。 0601、つまり1：1：0.22：17これにより、CIE RGB比色システムで同じ測光輝度を持つ色の平面が得られます（平面とB軸の交差点は、位置17で画像の外側にあります）。











座標がこの平面上にあるすべての色は、同じ測光輝度を持ちます。前の平面の半分（0.5：0.11：8.5）の平行平面を描くと、半分の明るさで花の位置が得られます。











同様に、以下では、原点と交差する新しい平行平面を描画できます。その上に、輝度がゼロのすべての色が配置され、さらに低くすると、負の輝度の平面でさえ描画できます。これはばかげているように見えるかもしれませんが、3色系の数学的な表現で作業していることを忘れないでください。方程式では、これがすべて可能であり、これを使用します。



平面図rgに戻り、明るさゼロの平面を投影します。投影は、輝度がゼロの線になります-alikhna、原点と交差します：











Alichneには明るさのない色が含まれており、色の均等化（実際には、光束の混合ではなく、そのような色が可能な方程式では）に配置された色を使用しても、結果の混合の明るさには影響しません。 alichneに3色システムの2色を配置すると、混合物全体の明るさは残りの1色だけで決まります。



負の値を使用せずにすべての実際の放射の色を等しくすることができるこれら3つの仮想色の色座標を探していることを思い出させてください（三角形には軌跡全体が含まれる必要があります）と同時に、新しいシステムには測光輝度標準が直接含まれます。 alichnyに2つの色（XおよびZという名前）を配置し、軌跡の上の3番目（Y）を配置することで、両方の問題を解決します。







軌跡が全く完全システムの3つの成分の一つに移し3つの選択された色や明るさによって画定される三角形内にある実際の色-正規化値と測定文字によってY.、Y座標を直接メートル当たりのカンデラの輝度を表現することができる²、の割合をある種のシステムの最大輝度（ディスプレイなど）、透過率（透明サンプル、スライドなど）、または何らかの標準に対する輝度（反射サンプルの測定時）。



結果の三角形を直角三角形に変換すると、おなじみのxyカラーダイアグラムが得られます。











xyダイアグラムは、rgダイアグラムおよびRGBシステムと同様に、主平面XYZを使用したシステムの単位平面への投影であることに注意してください。この図を使用すると、さまざまなデバイスの色域など、さまざまな放射の色を簡単に説明できます。ダイアグラムには1つの有用な特性があります。2つの放射の混合物の色度座標は、ダイアグラム上のこれら2つの放射の点を結ぶ線上に厳密に配置されます。したがって、たとえば、このような図のモニターの色域は三角形になります。



また、xyダイアグラムには、覚えておくべき1つの欠点があります。ダイアグラムの異なる部分の等しいセグメントは、同じ知覚色差を意味しない。これは、前の図の2本の白い線で示されています。これらのセグメントの長さは同じ色差の感覚に対応しますが、同時にセグメントの長さは3倍異なります。



結果として得られるシステムの特定の色座標の曲線を計算します。これは、1ワットの出力の単色放射の方程式に必要な3つの主要なXYZ色の数を示しています。











XYZシステムを作成する目的の1つであった、カーブに負のセクション（RGBシステムで観察された）がないことがわかります。また、y曲線（上部にダッシュのあるゲーム）は、人間の視覚のスペクトル光効率曲線（発光の明るさの決定について説明したときに前述した）と完全に一致するため、Yの値は色の明るさを直接決定します-それは、測光の明るさと同じ方法で計算されます同じ曲線。これは、システムの他の2色を輝度ゼロの平面に配置することで実現されます。そのため、1931年の測色標準には1924年の測光標準が含まれており、不必要な計算や測定を行うことなく行うことができます。



これらの3つの曲線は、標準測色オブザーバーを定義します。これは、スペクトル測定の測色解釈に使用される標準であり、これまでのところほとんど変化のない色の科学全体の基礎となっています。XYZ視覚比色計は物理的に存在することはできませんが、その特性により正確な色測定が可能になり、多くの業界が色情報を予測可能に予測および送信するのに役立ちます。XYZシステムは、たとえば、おなじみのCIE L * a * b *システムなどの最新のカラーサイエンスビルディングプログラムを使用する最新のCIECAMシステムなど、カラーサイエンスのすべてのさらなる進歩の基盤です。

まとめ

1. 色を使った正確な作業には、長さや重量の測定としても必要な測定が必要です。
2. ( ) , (, , ) .
3. , . , (, ), .
4. — ( ) , , . ( ).
5. ( ) , . CIE RGB.
6. , ( ) , .
7. , .
8. CIE XYZ CIE RGB — , . XYZ — «» , .
9. XYZシステムを作成する主な理由は、計算を容易にするためです。すべての可能な発光の色と色度座標は正になります。また、色座標Yは、刺激の測光輝度を直接表します。

おわりに

この記事で説明する原則とシステムに基づいたITプロフェッショナルに最も近い活動分野は、写真からWebデザインや印刷まで、さまざまな方法での画像処理と再現です。色管理システムは、測色システムと色測定結果を直接使用して作業するため、さまざまな方法で予測可能な色再現が可能です。ただし、ここでは、色の再現ではなく色の理論の基本的な側面が影響を受けるため、このトピックは既にこの記事の範囲外です。



このトピックは、トピックに関する網羅的で完全な情報を提供するふりをするものではなく、ITプロフェッショナルにとっての「注目を集める絵」にすぎません。ITプロフェッショナルの多くは、単にカラーサイエンスの基本を理解する義務があります。理解を容易にするために、ここでは多くの点を簡略化するか、簡単に説明します。そのため、色理論に精通したい人にとって興味深いソースのリストを提供します（すべての本はネットワーク上にあります）

1. Judd D.、Vyshecki G.科学技術の色。-「世界」、1978年。XYZシステムの著者の一人の本。オリジナル-「ビジネス、科学、および産業の色」
2. グレビッチM.M. 色とその測定。-ソビエト連邦科学アカデミーの出版社、1950。色の科学の基礎が詳細に説明されています。他の情報源が見落としている多くのニュアンスを説明した
3. 太田昇、アラン・ロバートソン。測色：基礎と応用。-2005年、ワイリー。
4. RWGハント、MRポインター。測定色、第4版。-2011年、ワイリー。