色相、彩度、明度、スペクトロメーターとは？

執筆者 marketing | 4月 30, 2024 | Blogs, 照明メトリクス | コメント0件

光や色について語るとき、色相、彩度、明度といった用語が頻繁に出てくるが、私たちの多くはそれらを説明したり、その意味を把握したりするのに苦労している。この記事では、これらの用語を解明し、なぜ重要なのかを説明し、その測定方法を紹介することを目的とする。

色相、彩度、明度はじめに
色相とは何か？色の分類（優勢波長λd）。
飽和とは何か？色の鮮やかさ（純粋さ）。
色相と彩度：その違いは？
明るさとは何か？光の量（LUX）。
彩度と明度：主な違いを説明
色知覚における色相、彩度、明度の関係
色相（λd）、彩度（Purity）、明るさ（LUX）：これらは何を意味するのか？

色相、彩度、明度はじめに

色は、赤いリンゴと緑のリンゴのように、物体を区別するために使う基本的な概念である。基本的な色の区別については概ね同意できるが、より細かい色合いについては主観が入ることがある。

色相、彩度、明度は、デザイン、ビジネス、製造、科学など様々な分野において、色をより正確に理解し活用する方法を提供します。スペクトル・デバイスは、これらの特性を正確に測定するための指標を提供する。

図1 Photo by Agung Raharja on Unsplash

色相とは何か？色の分類（優勢波長λd）

色相の定義

色相は本質的に「色」と同義だが、カラーホイール（図2）として定義された分類システムを指す。デザイナーやアーティストは、色相を混ぜ合わせ、マッチさせ、コントラストをつけるために、色彩理論のカラーホイールを使う。

図2 RGBカラーホイール

色相と色の分類（支配波長λd）

明るい色では、色相はCIE 1931色度図上で同様に認識され、外縁付近の波長（380nm～780nm）で分類される。

色座標（x,y）がCIEクロマ・ダイアグラム（図3）で表されるLEDランプがあれば、白の中心点からx-yスポットを通って外縁まで線を引くことができます。これにより、その光の支配波長（λd）とも呼ばれる色相が明らかになる。この例では黄橙色、より正式には578nmである。

図4 スペクトロメーターx-yと支配波長λd

図3 CIE 1931クロマ・ダイアグラム

飽和とは何か？色の鮮やかさ（純粋さ）。

飽和の定義

彩度とは、色の純度や強度を指す。彩度の高い色は鮮やかに、生き生きと、豊かに見えるが、彩度の低い色は淡く、くすんだ、洗礼された色に見える。色彩学では、彩度は、どちらも同じような色合いであるにもかかわらず、強く純粋な赤と退色したピンクを区別するのに役立つ。

彩度とは何かを理解することで、デザイナー、科学者、メーカーは、実際の用途で色がどのように知覚されるかをより適切に説明し、コントロールすることができる。

彩度と色の鮮やかさ（純度）

CIE 1931の図では、境界の端に近い色はより鮮やかで彩度が高く、中央に近い色はくすんで彩度が低く見える。

Purity（純度）」（0～100％）という指標は、色がどれだけ外縁に近いかを表し、その彩度レベルを示す。

図5 分光計の純度測定

図6 x-y点がエッジに近いほど彩度が高く、そうでないほど彩度が低い。

色相と彩度：その違いは？

色相と彩度はよく一緒に語られるが、色の異なる側面を表している。色相とは、赤、青、緑、黄色といった色の基本的な分類のことで、光の支配的な波長と関連している。それは、私たちが何色を見ているかを教えてくれる。

一方、彩度はその色の鮮やかさや純度を測る。彩度の高い色相は大胆で鮮やかに見え、彩度の低い色相は青白く、あるいは洗礼されたように見える。例えば、鮮やかな赤とピンクは同じ色相ファミリーだが、ピンクは白色光が加わって純度が低下しているため、彩度が低い。

色相と彩度の違いを理解することは、正確な色再現が重要なデザイン、印刷、製造などの分野で非常に重要です。分光計は色相（支配波長）と彩度（色純度）の両方を測定することができ、主観的な解釈を排除した客観的なデータを提供します。

明るさとは何か？光の量（LUX）。

明るさの定義

明るさは色相や彩度とは異なり、光の強さや量を指す。しかし、色相と彩度は光の色に関係する。

別の考え方をすれば、照明の明るさを上げれば目が痛くなるが、色の彩度を上げれば痛くならない。

明るさとラックス

照明科学では、明るさはLUXという単位で数値化されることが多く、これは1平方メートルあたりのルーメンとして定義される。これは、表面積に到達する光の量を測定するもので、異なる環境がどれほど「明るい」と感じるかを比較する客観的な方法を与えてくれる。

例えば、一般的なオフィスのワークスペースは300～500ルクスで設計されているかもしれないが、日差しの強い屋外環境では10,000ルクスを簡単に超えることがある。これらの価値は、建築家、エンジニア、デザイナーが、空間が視覚的な快適さと安全基準を満たすことを保証するのに役立ちます。

ルクス値を正確に把握するには、分光計や照度計が一般的に使用される。そうすることで、専門家は主観的な明るさの印象を超えて、品質管理と国際照明規格への準拠をサポートする正確で再現可能な測定に頼ることができます。

図7 スペクトロメーターLUX測定

彩度と明度：主な違いを説明

彩度」と「明度」はよく一緒に語られますが、色の特性としてはまったく異なるものです。彩度は色相の純度や鮮やかさを表す。彩度の高い色は濃く鮮やかに見え、彩度の低い色は同じ色相でも淡く、褪せた、あるいは洗礼された色に見える。

一方、明るさとは、表面から来る、あるいは表面から反射する、知覚される光の量を指し、一般的にはルクスで測定される。色は同じ色相と彩度でも、それを照らす光の強さによって明るく見えたり暗く見えたりする。例えば、完全に彩度の高い赤いリンゴは、薄暗い光の下でも明るい太陽光の下でも鮮やかに見えるが、その明るさは2つの環境の間で劇的に変化する。

彩度と明度の違いを理解することは、ディスプレイ製造、写真、インテリア照明デザインなどの業界では非常に重要である。分光計と色測定ツールは、専門家がこれらの属性を分離するのに役立ち、様々なデバイス、材料、および環境にわたって色が一貫して正確であることを保証します。

色知覚における色相、彩度、明度の関係

色相、彩度、明度は別々に定義することができるが、実際には、これらが連携して、私たちがどのように色を知覚するかを形作る。色相は、赤、緑、青といった色の基本的な分類を示す。彩度は色相の鮮やかさや純度を決定し、鮮やかにも淡くも見せる。明るさは光の全体的な強さをコントロールし、同じ色を明るくも暗くも見せることができる。

青空を想像してみてほしい。その色相は明らかに青だが、その彩度は夕暮れ時の深く豊かなネイビーから、霞んだ日の淡く洗礼されたトーンまでさまざまだ。一方、直射日光が照りつける正午に空を見るか、薄明かりが差し込む薄明かりに空を見るかによって、その明るさは大きく変わる。

デジタルディスプレイから印刷パッケージング、建築照明に至るまで、実世界のアプリケーションでは、専門家は色相、彩度、明度の相互作用を考慮し、一貫したカラー体験を実現しなければならない。スペクトロメーターやその他の測定ツールは、これら3つの属性を分析するために必要な客観的データを提供し、私たちが目にするものが正確で、環境間で再現可能であることを保証する。

色相（λd）、彩度（Purity）、明るさ（LUX）：これらは何を意味するのか？

では、企業、ビジネス、組織は、照明アプリケーションの一貫性を確保するために、光のこれらの側面をどのように活用しているのだろうか？照明の一貫性を確保するため、分光計を使って支配波長、純度、LUXを測定する。

ライトの購入比較対照

消費者が既存の照明と交換するために照明を購入する場合、おそらくCCT（相関色温度）を使用して、それが家の中の他の電球と一致することを確認するでしょう。 CCTが3000Kの電球を買うと、多くの場所にλdを着地させることができる（図8）。しかし、おそらく視覚的な違いには気づかないだろう。

しかし、美術館のような公共施設では重要だ。なぜですか？通常、ライトは一列に並んでいるため、ライトの微妙な違いも目立つ。また、大量購入はリスクが高い。なぜなら、均一でない、あるいは既存の照明と一致しない照明を何十個も何百個も購入するのは悪夢になりかねないからだ。

とはいえ、光の比較機能（図9）を備えた分光器は必需品だ。 2つの照明ブランドを検討していて、どちらがより均一で、施設内の既存照明とのマッチングに優れているかを判断したい場合、CCTは受け入れられない。ドミナント波長、純度、LUXなど、より細かいグラデーションを使用しなければならない。

また、買い手と売り手は、ΔxやΔyのような他の指標を使って、電球の品質を判断していることにも注意してほしい。

図8 λdは3000Kの照明でも変化する

トラブルシューティング

LED製造における光と色は、厳密な科学ではない。 LEDエンジニアは、光の色相、彩度、明るさの一貫性とピンポイントの精度を保証するために、多大な労力を費やしている。また、ドミナント波長、純度、LUX、その他のメトリクスを使用して、品質を保証したり、顧客が遭遇する可能性のある異常のトラブルシューティングを行ったりする。

ドミナント波長は、「ビニング」と呼ばれるプロセスでLEDチップの分類に使用される。 LEDチップが回転するとき、それがどのような色合いを示すか正確に予測することはできない。そのため、ドミナント波長を測定し、適切な “ビン “に入れることによってのみ、製造後に分類することができる。