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物理・光学

光の加法混色と減法混色

加法混合は光を混ぜ合わせるのに対し、減法混合は選択した光を吸収します。画面上の重なり合うRGB光と、理想的なCMYフィルターの重なりを区別します。

関連する実験:光と色の混合 →
光と色の混合
光と色の混合の実験画面 →

RGBでは届く光を足し合わせます

加色の混合は、複数の光源からの光が同時に目や検出器に到達する場合に起こります。RGBモデルにおける赤と緑の成分を適切に混合すると、黄色が観測されます。緑と青を混合すると、シアンが観測されます。青と赤を混合すると、マゼンタが観測されます。すべての3つの成分を適切な比率で混合すると、白色が生成されます。

これは、あるものが単に黄色に見えるからといって、必ずしも黄色に見えるわけではありません。異なる波長が、人間の目の3種類の錐体細胞で同様の反応を引き起こす場合、それらは同様の色として認識されることがあります。RGBは、3つの波長という名前を用いて、すべての光を物理的に完全に再現することを意味しません。

CMYにおいて、透過しない光が生成されます。

理想的なカラーフィルターは、赤を減弱させ、マゼンタは緑を減弱させ、黄色は青を減弱させる。シアンとマゼンタのフィルターを白に重ねると、赤と緑が消え、青が残る。すべてのフィルターが完全に各色の成分を遮断した場合、結果は黒となる。

光を加えて、同じように見える色を重ねることと、その上にカラーフィルターを適用することは、異なるプロセスです。フィルターの効果は、入射光に含まれる特定の成分に依存します。フィルターは、光に本来存在しない成分を作り出すことはありません。

画面の値と実際の絵の具はなぜ違うのでしょうか?

画面の sRGB 数は、単に物理光の強度に対応するものではありません。実験的な RGB 混合は、線的に光を増加させ、その後、画面表示の数値に変換します。単に数値の算術平均を計算しても、異なる明るさの結果が得られることがあります。

CMYモードは、各チャネルの伝送率を乗算する、単純なフィルタリング手法です。しかし、実際の塗料は、顔料の散乱、粒子散乱、および紙と照明による効果など、はるかに複雑です。実験の結果、3つの理想的なフィルターを使用すると黒が得られるという事実は、実際のすべての塗料を正確に予測するものではありません。

重要な関係式と記号

加法:R + G → 黄 · 減法:シアン + マゼンタのフィルタ → 青 · T = (1−C, 1−M, 1−Y)

式で使う記号と単位
記号意味単位
R, G, B赤・緑・青の光の成分相対強度
C, M, Yシアン・マゼンタ・黄のフィルタの強さ0~1
T各RGBチャンネルの理想的な透過率0~1

例で確かめる

重複する赤と緑の信号と、重複するシアンとマジェンタのフィルターとの違いは何ですか?

最初のケースでは、赤と緑が共存し、黄色に見える。2番目のケースでは、白から赤と緑を取り除き、青になる。一方では光を加え、もう一方では光を取り除く。

よくある誤解

  • 緑と赤の光を合わせると、絵の具のように暗い色にならない。
  • CMY フィルターモデルは、すべての顔料の実際の混合を正確に再現しません。

この概念を実験で確かめる

参考資料

OpenStax · 物理の関連章(英語)