人間の眼から見た比色分析
色測定の科学と色の見え方について紹介します。
色測定の科学と色の見え方は不可欠なものです。色の知覚は、入射した光に人間の目の数種類の錐体細胞が反応したときに生じる刺激に脳が応答する主観的なプロセスです。人が色を知覚する方法は主観的な心理現象であり、杆体細胞と錐体細胞が検出する光の波長と、その後に神経経路によるそれらの信号処理との関係が基になっています。つまり、同じ光源で照らされた同じ対象物でも、人によって感じ方が違うということです。
人間の三刺激値の視覚を理解する
人間の目には、人間の視覚に必要な2種類の細胞があります。錐体細胞は、昼間など、高中程度の明るさのときに作動します。杆体細胞は、通常、夜間などの低照度下で動作します。
人間の三刺激値の視覚は、3種類の異なる錐体細胞に基づいており、それぞれが異なる波長域をカバーしています。それぞれの錐体細胞は、短波長（420～440nm）、中波長（530～540nm）（M）、長波長（560～580nm、赤）において特定の分光感度を有しています。これらの範囲は凡そ、青（S）、緑（M）、赤（L）の色に相当します。それぞれの細胞の刺激を組み合わせる（混合する）ことで、様々な色を見ることができるわけです。
夜間や暗いところでは、錐体細胞では十分な視力が得られないため、人間の視覚は杆体細胞を頼りにします。杆体細胞は錐体細胞よりもはるかに感度は高いですが、3種類ではなく1種類しかありません。この1種類は、507nm付近に感度のピークを持つ、独自の典型的な分光感度を持っています。杆体細胞は特定の波長域のみに依存し、他の波長域とは混じり合わないため、人間の夜間の視覚は単色系なのです。つまり、夜間の暗がりでは、人間の目は色を識別することができないのです。
The CIE 1931色空間
実際の平均的な人間の目の応答性S、M、Lは知られていますが、比色分析は、他の分光感度曲線に基づいたものです。1931年に国際照明委員会（CIE, Commission International de l'Éclairage-フランス語でCIE）が、一連の実験に基づいて、現在でも広く使われているCIE1931色空間を開発しました。それまでは、人間の目から見た色を客観的に記述する方法はありませんでした。CIEモデルは、自発光体や反射体の色を、赤・緑・青という色を概ねカバーする波長部分を3次元的に表現した値として記述されています。これらの値はそれぞれX、Y、Zに関係し、人間の目に見える全ての色をカバーする2次元の色空間に変換されます。
CIE 1931色空間は、電磁スペクトルの可視光領域の波長分布と、人間の目で見える色を関連づけた最初のモデルです。このモデルは、他の色モデルと同様に、人間の視覚（色）を数学的に単純化したものであり、比較的小さな母集団に基づいているものです。しかし、こうした色モデルは、研究者が今までに色の定義や、それを再現することを可能にしており、ディスプレイや照明の産業などの用途で色を測定するためのツールとして認識して良いでしょう。
標準観察者の定義
人間の色覚は根本的には主観的であることを考慮すると、物体の色を客観的に評価するために、標準観察者の人を用いることが可能となります。比色分析における標準観察者には幾つかの定義があり、1931年モデルに代表される2°視野角モデルなどがあります。2°の標準観察は、錐体細胞が集中している窩洞に着目しているのに対して、10°視野角モデルはより広い視野を使用して視野範囲を広げます。CIE 1931 モデル 2°では、色相（カラー）と純度（彩度）の2つの重要なパラメータを表わす関数として色度を用います。輝度と色度を測定することで、色の完全な表現が可能となるのです。
また、色度自体は、輝度成分を除いて、2次元のグラフにプロットすることができます。CIE 1931 Yxy色空間は、人間の目が見える全ての可視色を直接、2次元の馬蹄型のレイアウトに変換します。RGBの発光源、例えばRGBのLEDランプの色再現性を考慮する場合、その光源が生成した正確な面積が分かります。個々の（赤、緑、青）LEDの色座標が分かれば、これをグラフにプロットすると、これらの座標間に三角形が描けます。この三角形が、光源の色域と呼ばれるものです。この色域の正確な形は、光源の技術に完全に依存します。例えば、2つのRGB LED光源があった場合、それらの光源のLEDの色点が異なることで、わずかに異なる領域をカバーすることがあります。
赤、緑、青の3原色の色座標で定義される色域の例。三角形の頂点にある原色を混ぜ合わせることで、三角形内のいかなる色も作ることができるとしています。
比色分析の用途
技術の進化に伴い、色彩や色再現の重要性はますます高まっています。技術の発展により、より速く、より正確な色測定が可能になり、多くの用途で採用されています。例えば、テレビでは、正しい色再現を確実に実現するためのブランドアイデンティティがますます重要になってきています。これはディスプレイの色再現性だけでなく、異なるディスプレイ間の差異を最適化することにも直結しています。例えば、スマートフォンのディスプレイの技術進歩は、より明るく鮮やかな色再現を可能にしましたが、何百万台もの携帯電話で全く同じ色を再現するためには、適切で正確な校正が必要です。Admesyでは、このような用途に対応するため、ハイペリオンなどのインライン生産用色彩輝度計や、ディスプレイ全体を検査する2次元イメージング色彩輝度計（タイタンシリーズ）を開発してきました。
