2.2 色混合

 色の混合には、加法混色と源法混色の2つがある。

光の三原色は、赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)で、赤(Red)と緑(Green)の光が混ざると黄(Yellow)、緑(Green)と青(Blue)が混ざると空色(Cyan)、青(Blue)と赤(Red)が混ざると赤紫(Magenta)、赤緑青すべてが混ざると白(White)になる。光は原色の色を混ぜるほど色が明くる区なり、三原色を加えると白くなる。下図上半分は、光の三原色を混ぜたときの様子を示している。(Blue)で、赤(Red)と緑(Green)の光が混ざると黄(Yellow)、緑(Green)と青(Blue)が混ざると空色(Cyan)、青(Blue)と赤(Red)が混ざると赤紫(Magenta)、赤緑青すべてが混ざると白(White)になる。光は原色の色を混ぜるほど色が明くる区なり、三原色を加えると白くなる。下図上半分は、光の三原色を混ぜたときの様子を示している。

Fig1_2_2_1

 絵の具の三原色は、黄色(Yellow)と赤紫色(Magenta)と空色(Cyan)である。赤色(Red)と黄色(Yellow)と青色(Blue)を絵の具の三原色と説明しているものがあるが、それは間違いである。なぜなら光の三原色の成り立ちと、色材(絵の具)の色とは何かを考えてみれば明らかである。

 白色光が色材(絵の具)に当たり、その内の一部が吸収されて、残りの光が反射または透過される。色材(絵の具)の色とは、その反射または透過された光の色のことである。だから

空色(Cyan)の絵の具とは赤色の光を吸収して青色と緑色の光を反射または透過する色材のこと。

赤紫色(Magenta)の絵の具とは緑色の光を吸収して青色と赤色の光を反射または透過する色材のこと。

黄色(Yellow)の絵の具とは青色の光を吸収して赤色と緑色の光を反射または透過する色材のこと。

 空色(Cyan)、赤紫色(Magenta)、黄色(Yellow)の色材が反射した光には2つの原色を感じさせる波長の光が含まれている。だから、それらの色材(絵の具)2つを混ぜ合わせたても、混合絵の具から反射してくる光がまだ残る。

 たとえば、空色(Cyan)の絵の具と赤紫色(Magenta)の絵の具を混ぜ合わせると赤色と緑色の光が吸収されてしまい青色のみが反射されてくる。

 同様に、赤紫色(Magenta)と黄(Yellow)の絵の具を混ぜ合わせると緑色と青色の光が吸収されてしまい赤色のみが反射されてくる。

 さらに、黄(Yellow)の絵の具と空色(Cyan)の絵の具を混ぜ合わせると青色と赤色の光が吸収されてしまい緑色のみが反射されてくる。

 当然のことであるが空色(Cyan)、赤紫色(Magenta)、黄色(Yellow)の絵の具をすべて混ぜ合わせると赤色、緑色、青色の光がすべて吸収されてしまい光のエネルギーが減少して反射してくる光がなくなるために黒色になる。

 加法混色も減法混色も(光か色材の)三原色を混ぜ合わせて色を生成することは上述の通りであるが、もう1つの表現方法として、加法混色の場合は和集合で、減法混色の場合は積集合で置き換えられる。これはブール代数という数学を適用された例である。

 

2.2.1 加法混色

色を表現する媒体のうち、様々な色の発光体を組み合わせて観る者の方へ放つことで色刺激を起こすものは、加法混合を使用して色を作っている。この場合、典型的に使われる原色は赤 (Red) ・緑 (Green) ・青 (Blue) の三色である。

白色の光を合成する為の波長を「光の三原色」や「色光の三原色」と言う。

これは光を混ぜたときに適用される。 絵の具を混ぜる場合とは状況が異なるので注意が必要である。絵の具の代わりに、ここではカラーテレビのブラウン管を例にとって考えてみる。ブラウン管には赤・緑・青の3つの小さな点が1つのかたまりとして無数に並んでいる。この赤・緑・青の3色の明滅具合によって、いろいろな色が再現される。これらの色は何かに反射したものではなく、それ自体発光している「色光」である。このように色光どうしが混ざり合う場合を加法混色という。

 ブラウン管に代表されるような「赤・緑・青」の3色が加法混色における三原色(色光の三原色)になる。 三原色はとても重要な色である。 この3色を混ぜ合わせることでいかなる色もつくり出すことができる。 逆に、三原色自体は、混色によってつくり出すことが不可能という性質を持っている。 なお、三原色は正確には「黄みの赤」「緑」「紫みの青」である。 それぞれの英語「Red」「Green」「Blue」の頭文字をとって、RGBとも呼ばれている。実際に混色すると以下のようになる。

Fig1_2_2_2

なわち、すべての波長域の光が合わさると白になることは、周知の通りである。三原色のうち2色のみの組み合わせだと、それぞれ上のような黄・緑みの青(シアン)・赤紫(マゼンタ)になる。
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Fig1_2_2_3


加法混色の例としては、上述したカラーテレビのほかにLED(発光ダイオード)を利用した表示装置などが挙げられる。

 よく駅や空港でLEDの案内板を見かけるものであるが、一般的に赤・オレンジ・緑の3色が使われている。しかし、これはブラウン管のように、赤・オレンジ・緑色それぞれに光るLEDが並んでいるのではなく、1個で赤色にも緑色にも光る2色発光のLEDが使用されている。このLEDは、電流の流れ方によって赤色発光、緑色発光と色を変えることができ、さらに赤色・緑色が同時に光るように電流を流すと加法混色によってオレンジ(黄)色の光がつくり出されるのである。このように加法混色の原理を応用することで、少ない基本色から多くの色をつくり出すことができる。

 さらに近年、難しいとされてきた青色LEDの開発に成功した話を知っているだろうか。 これは大変画期的な話である。 なぜなら、従来からあった赤色・緑色とともにLEDとして色光の三原色すべてが揃ったことになり、LEDでフルカラーを表現できるようになった。 実際に、街中のオーロラビジョンはもとより、駅の出発案内なども多彩な色表現ができるものをよく見かけるようになった。このように、三原色というのは色の1つに過ぎないが、これがあるとないとでは、大違いのとても重要な色なのである。

 

2.2.2 減法混色

 はじめに減法混色の三原色を挙げておく。 加法混色の三原色は赤・緑・青(RGB)であったが、減法混色における三原色は「緑みの青(シアン)」「赤紫(マゼンタ)」「黄」である。では、絵の具を例にして考えてみると、たとえば、キャンバスを彩る黄色い絵の具の色は、光源(太陽や蛍光灯など)の光が絵の具に当たって反射したものを黄色と感じているに過ぎない。黄色は中波長と長波長の光が混色されてできる色である。つまり、黄色の絵の具は短波長(青に見える部分)の光を吸収してしまう性質を持っている。
Fig1_2_2_4a



 同様に、シアン色の絵の具は長波長の光、マゼンタ色の絵の具は中波長の光をそれぞれ吸収する。 いわば特定の波長の光を吸収するフィルタのような役割を持っているのである。

Fig1_2_2_4b

  

 原理的にみて、絵の具を混ぜるということは光を吸収するフィルタを重ね合わせるわけであるから、吸収される光の波長領域が増えることになる。黄とマゼンタを混ぜると短波長と中波長の光が吸収されるので、長波長の光しか反射されない。その結果として、赤色に見えるのである。
Fig1_2_2_4c






 三原色すべてを混ぜるとすべての波長領域の光が吸収されるわけであるから、原理的には黒になるはずである。

 これを1つにまとめると下図のようになる。この図をみると、減法混色は加法混色と裏表の関係にあることが判かるであろう。減法混色は、いわば光を吸収するフィルタの重ね合わせなので、色が混ざるほど明るさが低下してしまう。すなわち、中央の黒色が一番暗い(原理的には光のない)状態である。このように、色を混ぜれば混ぜるほど明るさがマイナスされていく(減法)ので、これを減法混色という。

Fig1_2_2_5
 加法混色の例としては、上述した絵の具のほかにカラー印刷のインクなどが挙げられる。  ところで、加法混色では三原色を「RGB」と呼んでいたが、印刷の世界では、これに対して減法混色の三原色シアン(Cyan)、マゼンタ(Magenta)、イエロー(Yellow)の3色にブラック(blacK)を加えて「CMYK」と呼んでいる。

 CMYKとは、Cyan(シアン)Magenta(マゼンタ)Yellow(イエロー)の色の3原色にBlack(ブラック)を加えた構成要素のことでプロセスカラーとも呼ばれている。CMYを同量ずつ重ねていくと明るさが下がり、やがて黒になるのが「減色混合法」という。しかし、現実には黒ではなくにごった茶色になるため、CMYとは別にK(墨版)を用意。4色刷りのカラー印刷は、通常このCMYのインキで刷られている。

RGBとは、モニタやプロジェクターで色を表現する発色方式のことで、光の三原色 Red(赤)・Green(緑)・Blue(青)で色を表現する。 これは「加色混合法」という方式で、 3色が混ざるほどに明るくなり白に近づいていく。光の三原色は発光色となる。プロジェクターは光りを照射しスクリーンに画像を映する。 明るい空間では少し見づらい。