2010.07.23 Friday 19:04

光の5原色?

記事のタイトルを見て、「え?」ってなった方もいらっしゃると思います。
そうです、「光の3原色」Red, Green, Blueが普通ですよね。

しかし、実は3原色だけでは再現できない色があった!
今日はそんな、検索してもあまり出てこない、ちょっと勉強になる話を。


授業で、「3つの原色それぞれの強さを変えればどんな色も再現できる」と習った方が大半だと思います。

これは、その通りです。間違っていません。

「え?じゃあやっぱり5原色なんて必要ないじゃん!さっき言ったことと矛盾してるじゃん!」と思った方、もう少し待ってください。

実は、「3つの原色それぞれの強さを変えればどんな色も再現できる」という原理(等色の原理というのですが)は、「負の混色を許した時」という前提条件があるんです。

「負の混色」とは何かを説明します。
ちょっと式が出てきますが、そんなに難しくないと思います。

ある色光のライトC(λ)を壁の左部分にあてたとします。
そして、赤・緑・青それぞれの光のライトR, G, Bを、強さλ1, λ2, λ3で、壁の右部分に重ねて当てます。
この時、左部分に当てた光と右部分に当てた光の色が一致するようなλ1, λ2, λ3が見つかれば、つまり

C(λ) = R(λ1) + G(λ2) + B(λ3)

が成立すれば、「負の混色」は必要ありません。

しかし、λ1, λ2, λ3をどう調整しても、この式が成り立たないときがあるんです。
C(λ)が、黄色系、シアン系の色の時によく起こります。

こういったときは、例えば壁の左部分に当てているライトC(λ)に、赤のライトを重ねて当てて、λ1, λ2, λ3を調整すれば、左部分と右部分の色が一致するんです(この部分は簡単に説明しています。詳しく知りたい方は申し訳ないですが調べてください)。

この時、以下の等式が成り立ちます。

C(λ) + R(λ1) = G(λ2) + B(λ3)

左の部分に赤のライトを当てているからです。

ここで、C(λ)について整理すると、次の式が得られます。

C(λ) = -R(λ1) + G(λ2) + B(λ3)

R(λ1)を移行しただけです。R(λ1)にマイナスが付いていますね。
これが「負の混色」なんです。

光に「負の強さ」は存在しませんから、右部分に赤の光を当てることでは上記の式は得られないことに注意してください。

皆さんが中学校などで習った「3つの原色それぞれの強さを変えればどんな色も再現できる」という原理は、実はこの「負の混色」を許した時にしか成り立たないんです。
「負の混色」を許さない時は、3原色で再現できない色が存在するんです。



実は、これは、パソコンのディスプレイやテレビ画面などで人工的に色を作りだす時に、非常に重要になります。
現在の多くのパソコン、テレビはR,G,Bの3つの光源が画面いっぱいにしきつめられていて、その一つ一つの光源の強さを調整することで様々な色を表現しています。

そして、この画面上で「負の混色」をすることはできません。

つまり、パソコンやテレビの画面では表現できない色が存在するんです!

先ほども言いましたが、シアン・黄色系の色がそうです。
これらの色は、一部分しか表現できていません。

最近、シャープから「クアトロン」というテレビが発売され、CMで「3原色では表現できない色があった!」と唱っていますがこれは嘘ではないんです。

クアトロンの画面には、RGBに加えて黄色(Y)の光源が入っています。
これで黄色系の色の表現範囲を増やしているんです。
より具体的には、赤みの黄色や緑みの黄色の表現範囲が増えています(実際にクアトロンの画面を見たわけではなく、憶測も含みますが)。

今後、もしかしたら全てのパソコン・テレビが4原色になるかもしれません。
さらには、シアンの光源を加えた5原色のそれも登場するような時代になってくるのかもしれませんね。



# 間違いがあれば教えてくださるとうれしいです。

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