色は、赤、オレンジ、黄、緑、青、または紫などの名前を使用して、色カテゴリによって記述された人間の視覚認知の特性です。 この色の知覚は、可視スペクトルの電磁放射による人間の目の錐体細胞の刺激に由来する。 カラーカテゴリとカラーの物理的仕様は、オブジェクトから反射される光の波長によってオブジェクトに関連付けられます。 この反射は、光吸収、発光スペクトルなどの物体の物理的性質によって支配される。
色空間を定義することによって、色を座標によって数値で識別することができます。 例えば、RGB色空間は、人間の三色性に対応する色空間であり、3つの帯域の光に応答する3つの錐体細胞型である：長波長、564〜580nm（赤色） 中波長、534~545nm付近でピーク（緑色）。 420-440nm（青色）付近の短波長の光である。 また、CMYKカラーモデルのように、他の色空間に3つ以上の色次元が存在してもよく、その次元の1つは色のカラフルさに関するものである。
他の種の「眼」の光受容性もまた、ヒトの光受容性とはかなり異なるため、相応に異なる色知覚がもたらされ、それらは互いに容易に比較できない。 例えば、ハチミツとバンブルビービーは紫外光に対して三色の色覚を有するが、赤に対しては鈍感である。 パピリオ（Papilio）の蝶は、6種類の受光体を有し、五色性視力を有し得る。 動物界の最も複雑な色覚システムは、複数の二色性単位として機能すると考えられる最大12種類のスペクトル受容体型を有する胃脚類（例えばカブトガニなど）において見出されている。
色彩の科学は、色彩学、測色、または単に色彩科学と呼ばれることもあります。 これには、人間の目と脳による色の知覚、物質における色の起源、芸術における色理論、可視範囲の電磁放射線の物理学の研究が含まれる（すなわち、単に光）。
色の物理学
電磁放射は、その波長（または周波数）およびその強度によって特徴付けられる。 波長が可視スペクトル（ヒトが知覚できる波長の範囲、約390nm〜700nm）内にあるとき、それは「可視光」として知られている。
ほとんどの光源は、多くの異なる波長で光を発する。 光源のスペクトルは、各波長でその強度を与える分布である。 所定の方向から眼に到達する光のスペクトルは、その方向の色感覚を決定するが、色感覚よりも多くの可能なスペクトルの組み合わせが存在する。 実際、同じ色の感覚を生じるスペクトルのクラスとして正式に色を定義することができるが、そのようなクラスは異なる種間で広く、同じ種内の個体間ではそれほど変わらない。 そのような各クラスでは、メンバーは問題の色のメタマーと呼ばれます。
スペクトルカラー
1671年にアイザックニュートンの出現や出現のためにラテン語を使用したスペクトルネームの虹のおなじみの色には、単一波長の可視光、純粋なスペクトルまたは単色で生成できるすべての色が含まれます。 右側の表は、さまざまな純粋なスペクトルカラーのおおよその周波数（テラヘルツ）と波長（ナノメートル）を示しています。 記載されている波長は、空気または真空中で測定されたものである（屈折率参照）。
カラーテーブルは明確なリストとして解釈されるべきではありません。純粋なスペクトルの色が連続的なスペクトルを形成し、それがどのように異なる色に言語的に分割されるかは、文化的および歴史的不測の問題です（ただし、同じ方法）。 一般的なリストは、赤、オレンジ、黄、緑、青、紫の6つの主要バンドを識別します。 ニュートン 青と紫の間の第7の色、藍色を含んでいた。 何が ニュートン ブルーと呼ばれるものは、今日のシアンと呼ばれているものに近く、インディゴはその時に輸入されていたインディゴ染料の濃い青です。
スペクトル色の強度は、それが観察される状況と比較して、その知覚をかなり変化させる可能性があり、 例えば、低輝度のオレンジ – 黄色は茶色であり、低輝度の黄緑色はオリーブ – 緑色である。
オブジェクトの色
オブジェクトの色は、環境内のオブジェクトの物理的性質と、知覚する目と脳の特性の両方に依存します。 物理的には、物体は、通常、入射照明のスペクトルと表面の反射特性に依存し、潜在的に照明および視野の角度に依存する、それらの表面を離れる光の色を有すると言える。 いくつかのオブジェクトは、光を反射するだけでなく、光を透過したり、光を放出したり、色にも寄与します。 観察者が物体の色を知覚することは、その表面から出る光のスペクトルだけでなく、文脈的手がかりのホストにも依存するので、物体間の色の違いは、照明スペクトル、視野角などとはほとんど無関係に識別することができる。この効果は色恒常性として知られています。
物理学のいくつかの一般化が引き出され、知覚効果は無視される。
不透明な表面に到着する光は、鏡面反射（すなわち、鏡のように）、散乱（すなわち、散乱散乱で反射）、または吸収されるか、またはこれらのいくつかの組み合わせのいずれかで反射される。
鏡面的に反射しない不透明な物体（表面が粗くなる傾向がある）は、散乱する光の波長が強く散乱する波長によって決定される色を有する（散乱されない光を吸収する）。 オブジェクトがほぼ等しい強度ですべての波長を散乱させると、それらは白く見えます。 それらがすべての波長を吸収すると、それらは黒色に見えます。
異なった波長の光を鏡面的に反射する不透明な物体は、異なる効率で鏡のように見える。 衝突する光の一部を反射し、残りを吸収する物体は黒く見えることがありますが、かすかに反射します。 例は、エナメルまたはラッカーの層で被覆された黒い物体である。
光を透過する物体は、透過光（透過光を散乱させる）または透過光（透過光を散乱させない）のいずれかである。 また、様々な波長の光を吸収（または反射）すると、その吸収の性質（またはその反射率）によって決まる色で着色しているように見えます。
物体は、単に光を反射または透過させるのではなく、励起した電子を有することによって発生する光を放射することができる。 電子は、化学反応（化学発光）の結果として、高温（白熱）、他の周波数の光（「蛍光」または「燐光」）または発光ダイオードなどの電気接点からの光を吸収した後に励起される光源。
要約すると、物体の色は、その表面特性、その透過特性、およびその放射特性の複雑な結果であり、そのすべてが物体の表面から出る光の波長の混合に寄与する。 知覚された色は、周囲照明の性質、および近くの他の物体の色特性、および知覚する眼および脳の他の特性を介してさらに調整される。
知覚
カラービジョン理論の開発
アリストテレスと他の古代の科学者はすでに光と色覚の本質について書いていたが、 ニュートン その光は色覚の源として特定された。 1810年に、ゲーテは彼の包括的な理論理論を発表しました。この理論では、心理学的に理解されている生理学的効果を色に帰させました。
1801年、トーマス・ヤングは、三色の光の組み合わせに色を合わせることができるという観察に基づいて、三色理論を提案した。 この理論は後にJames Clerk MaxwellとHermann von Helmholtzによって洗練された。 ヘルムホルツはこう述べている。「 ニュートン 混合物の法則は1856年にMaxwellによって実験的に確認されました。マックスウェルがそれに注意を向けるまで、色覚についての若者の理論は、この素晴らしい研究者が自分の時間より前に達成したほどのものでした。
ヘルムホルツと同時にエワルド・ヘリングは色の盲目と残像が対戦相手のペア（赤緑、青オレンジ、黄紫、黒白）に入っていることに注目して、相手のプロセス理論を開発しました。 最終的に、これらの2つの理論は、網膜処理が三色性理論に対応していることを示したHurvichとJamesonによって1957年に合成された。一方、外側の有蹄核のレベルでの処理は対抗理論に相当する。
1931年、CIE（Commission Internationale de l’éclairage）として知られる国際的な専門家グループが、観察可能な色の空間をマッピングし、それぞれに3つの数字のセットを割り当てた数学的カラーモデルを開発しました。
目の色
人間の目の色を区別する能力は、異なる波長の光に対する網膜内の異なる細胞の変化する感度に基づく。 ヒトは三色性であり、網膜は3種類の色受容細胞、すなわち円錐を含む。 他の2つとは比較的異なる1つのタイプは、450nm付近の波長を有する青色または青紫色として知覚される光に最も応答性があり、 このタイプのコーンは、短波長コーン、Sコーン、または青色コーンと呼ばれることがあります。 他の2つのタイプは、遺伝的にも化学的にも密接に関連している：中波長のコーン、Mコーン、または緑のコーンは、波長が約540nmの緑色であると知覚される光に対して最も敏感であり、長波長のコーン、Lコーンまたは赤色のコーンは、光に対して最も敏感であり、緑色を帯びた黄色であり、波長は約570 nmである。
光は、その波長組成がどれほど複雑であっても、目によって3つの色成分に減少する。 それぞれのコーンタイプは、単分散の原理に従います。つまり、各コーンの出力は、すべての波長にわたってその光の量によって決まるということです。 視野の各位置について、3つのタイプの円錐は、それぞれが刺激される程度に基づいて3つの信号を生じる。 これらの刺激量は、三刺激値と呼ばれることもある。
波長の関数としての応答曲線は、コーンの各タイプごとに異なる。 曲線が重なり合うので、入射光の組み合わせに対しては三刺激値が生じない。 例えば、中波長（いわゆる「緑色」）の円錐のみを刺激することは不可能である。 他のコーンは必然的にある程度まで同時に刺激されることになる。 すべての可能な三刺激値のセットが人間の色空間を決定する。 人間は約1,000万色の異なる色を区別できると推定されている。
目の他のタイプの光感受性細胞である棒は、異なる応答曲線を有する。 通常の状況では、光が錐体を強く刺激するほど明るい場合、棒は視覚において事実上全く役割を果たさない。 一方、薄暗いライトでは、コーンは、ロッドからの信号のみを残して、控えめにされ、無色の応答をもたらす。 （さらに、ロッドは「赤色」の範囲の光にほとんど敏感ではない。）特定の中間調光の条件では、ロッド応答と弱い円錐応答とが一緒になって、円錐応答だけでは説明できない色弁別を生じる可能性がある。 これらの効果を組み合わせて、温度と強度の関数としての光の色知覚と喜びの変化を記述するKruithof曲線にもまとめられています。
脳内の色
視覚的背側流れ（緑）および腹側流れ（紫色）が示されている。 腹側の流れは色知覚に関与する。
網膜のレベルでの色覚のメカニズムは、三刺激値に関して十分に説明されているが、その時点以降の色処理は、異なる仕方で構成されている。 カラービジョンの主要な理論は、赤色 – 緑色チャネル、青色 – 黄色チャネル、および黒色チャネルの3つの対話プロセスによって、色情報が眼から伝達されることを提案しています。白色の「ルミナンス」チャンネル。 この理論は神経生物学によって支持されており、主観的な色体験の構造を説明しています。 具体的には、人間が「赤緑」や「黄青」を認識できない理由を説明し、カラーホイールを予測します。これは、2つのカラーチャネルの少なくとも1つが極端な値。
すでに述べられている処理を超えた色知覚の正確な性質、そして実際に知覚された世界の特徴としての色の状態、またはむしろ世界の知覚の特徴としての質の一種 – は、複雑で継続的な哲学的な問題である紛争。
非標準カラー知覚
色の欠如
人の色感知円錐の1つまたは複数のタイプが、入射光に対して通常よりも欠落しているか、または反応が少ない場合、その人は色をより少なく識別することができ、色の欠如または色盲であると言われます（後者は誤解を招く可能性があります。色が不足している人は少なくともいくつかの色を区別することができます）。 いくつかの種類の色欠損は、網膜の錐体の数または性質の異常によって引き起こされる。 他のもの（中枢性皮質色素沈着症など）は、視覚処理が行われる脳の部分の神経異常によって引き起こされます。
四染色体
ほとんどのヒトは三色（三種類の色受容体を有する）であるが、四染色体として知られる多くの動物には四つのタイプがある。 これらには、いくつかの種のクモ、最も有袋類、鳥類、爬虫類、そして多くの種の魚が含まれます。 他の種は、2つの色の軸にのみ敏感であり、まったく色を認識しない。 これらはそれぞれ二色性鏡およびモノクロームと呼ばれている。 網膜の4色性（網膜の錐体細胞に4つの色素を有し、三染色体で3つと比較される）と機能的な4色性（網膜の相違に基づいて増強された色弁別を行う能力を有する）との区別がなされる。 すべての女性の半数が網膜四染色体である.p.256この現象は、X染色体上に保持されている中波長または長波長の円錐の遺伝子がわずかに異なる2つのコピーを受け取ったときに発生する。 2つの異なる遺伝子を持つためには、人は2つのX染色体を持たなければならない。なぜなら、この現象は女性においてのみ起こるからである。 機能的なテトラクロマトの存在を確認する1つの学術報告がある。
シンセシス
同感覚/理想のある種の形態では、文字と数字（グラフェン色の共感覚）や音楽的な音（音楽と色の共感覚）を知覚することで、色を見るという特別な体験が得られます。 行動的および機能的な神経イメージング実験は、これらの色体験が行動課題の変化をもたらし、色知覚に関与する脳領域の活性化を増加させることを実証し、したがって、非標準経路によって誘発されるにもかかわらず、 。
残像
感度範囲で強い光に暴露された後、所与のタイプの感光体は脱感作される。 光が止まった後数秒間、彼らはそうでなければそうでないよりも強く信号を伝え続けます。 その期間中に観察される色は、減感された光受容体によって検出された色成分を欠いているように見える。 この効果は残像の現象の原因となります。残像は、目を離れて見えても明るい人物が引き続き見えるが補色で表示されます。
残像効果はまた、ヴィンセント・ヴァン・ゴッホを含むアーティストによって利用されている。
色の不変性
アーティストが限られたカラーパレットを使用する場合、目はカラーホイールに欠けている色としてグレーまたはニュートラルな色を見て補正する傾向があります。 たとえば、赤、黄、黒、白からなる制限されたパレットでは、黄色と黒の混合色がさまざまな緑色で表示され、赤色と黒色の混合色が紫色のさまざまな色で表示され、青がかって見える。
視覚系が一定の適応状態にあるとき、三色理論は厳密に真である。 実際には、視覚システムは常に環境の変化に適応し、照明の影響を低減するためにシーン内のさまざまな色を比較します。 シーンが1つのライトで照明され、次に別のライトで照明される場合、光源の差が合理的な範囲内にとどまる限り、シーンの色は比較的一定して見えます。 これは1970年代にエドウィン・ランドによって研究され、色恒常性のレティネックス理論につながった。
両方の現象は、色順応と色の現代的な理論（例えばCIECAM02、iCAM）を用いて容易に説明され、数学的にモデル化されます。 三色の視覚理論を却下する必要はなく、むしろ、視覚システムが視環境の変化にどのように適応するかを理解することで強化することができる。
カラーネーミング
色は、色相（赤、オレンジ、黄、緑、青、紫の色合い）、彩度、明るさ、光沢などのさまざまな方法で異なります。 いくつかのカラーワードは、「オレンジ」や「サーモン」など、そのカラーのオブジェクトの名前から得られますが、他のカラーワードは「赤」のような抽象的なものです。
1969年の研究では、基本色用語：その普遍性と進化、Brent BerlinとPaul Kayは、 “赤”のような “基本的な”色のパターンを描いていますが、 “赤橙”や “濃い赤”赤の「陰影」である）。 2つの「基本的な」色名を持つすべての言語は、暗い/涼しい色と明るい/暖かい色を区別します。 区別されるべき次の色は、通常、赤色、次に黄色または緑色である。 6つの「基本的な」色のすべての言語には、黒、白、赤、緑、青、黄が含まれます。 パターンは、黒、灰色、白、ピンク、赤、オレンジ、黄、緑、青、紫、茶色、紺色（ロシア語とイタリア語では青色とは異なりますが、英語ではありません）
団体
個々の色は、国の色（一般的に個々の色の記事と色の象徴で記述されている）のような様々な文化的な関連を持っています。 色彩心理学の分野では、人間の感情や活動に対する色の影響を特定しようとしています。 クロモセラピーは、さまざまな東洋の伝統に起因する代替医療の一形態です。 色は、異なる国や文化で異なる協会を持っています。
異なる色が認知に影響を及ぼすことが実証されている。 たとえば、 大学 の リンツ に オーストリア 赤色は男性の認知機能を有意に低下させることを実証した。
スペクトル色と色再現
CIE 1931色空間の色度図。 外側の湾曲した境界は、ナノメートルで示された波長を有するスペクトル（または単色）軌跡である。 表示される色は、画像を表示しているデバイスの色空間によって異なります。したがって、特定の位置での色の正確な表現ではない場合があります。特に単色では不可能です。
ほとんどの光源は、様々な波長の光の混合物である。 多くのこのような光源は、目が単一波長光源と区別できないため、スペクトル色を効果的に生成することができる。 例えば、ほとんどのコンピュータディスプレイは、赤と緑の光の組み合わせとしてスペクトルカラーオレンジを再現します。 赤と緑が適切な比率で混合されているため、オレンジ色に表示されます。これは、目の円錐がスペクトルカラーオレンジに反応するようにするためです。
非単色光源の知覚される色を理解する上で有用な概念は、光源に最も似た感覚を生じる単一波長の光を識別する主波長である。 支配的な波長はおおよそ色相に似ています。
定義上、不飽和に起因する純粋なスペクトル色、またはそれらが紫色（スペクトルの反対側からの赤色および紫色光の混合物）であるため、多くの色知覚が存在する。 必然的に非スペクトル色のいくつかの例は、無彩色（黒、灰色および白色）およびピンク、タン、およびマゼンタなどの色である。
人間の目の3つの色の受容体に対して同じ効果を有する2つの異なる光スペクトルは、同じ色として知覚される。 彼らはその色のメタマーです。 これは、昼光が連続スペクトルを有するのに対して、典型的には狭い帯域のスペクトルを有する蛍光灯によって放射される白色光によって例示される。 人間の目は、光源からの反射色が異なって見えても、光源を調べるだけでそのような光スペクトルの違いを知ることはできません。 （これは、果物やトマトをもっと激しく赤く見せるなど、しばしば悪用されます）。
同様に、ほとんどの人間の色知覚は、原色と呼ばれる3つの色の混合によって生成することができます。 これは、写真、印刷、テレビ、および他のメディアのカラーシーンを再現するために使用されます。 3つの特定の原色に関して色を指定するための多くの方法または色空間がある。 各方法には、その用途に応じて長所と短所があります。
CIE 1931色空間の色度図がほぼ真っ直ぐなエッジを有する場合、特に長い波長の場合には、近い色合いを得ることができるが、色の混合は、スペクトル色の応答と全く同じ応答を生成することはできない。 例えば、緑色光（530nm）と青色光（460nm）とを混ぜると、赤色受容体の応答は混合物中の緑色光および青色光に対して、それよりも青色と緑色の混合物と同じ強度を有する485nmの純粋なシアン光。
このため、またカラー印刷システムの原色は一般に純粋ではないので、再現される色は決して完全に飽和したスペクトル色ではないので、スペクトル色を正確に一致させることはできません。 しかし、自然なシーンは完全に飽和した色を含むことはまれであるため、通常、このようなシーンはこれらのシステムでよく近似できます。 所与の色再現システムで再現可能な色の範囲は色域と呼ばれる。 CIE色度図は、色域を記述するために使用することができる。
色再現システムに関するもう1つの問題は、カメラまたはスキャナのような取得装置に関連している。 デバイス内のカラーセンサの特性は、しばしば人間の眼の受容器の特性から非常に遠い。 実際には、撮影された場面の珍しい照明などによって生じる特殊な、しばしば非常に「ギザギザ」なスペクトルを有する場合、色の取得は比較的貧弱であり得る。 通常の色覚を有する人間に「調整」された色再現システムは、他の観察者にとって非常に不正確な結果をもたらす可能性がある。
異なるデバイスの異なる色応答は、適切に管理されなければ問題となる可能性があります。 デジタル形式で保存および転送される色情報については、ICCプロファイルに基づく色管理技術などの色管理技術は、再現された色の歪みを避けるのに役立ちます。 カラーマネジメントは、特定の出力デバイスのガマット制限を迂回するものではなく、再現可能なガマットへの入力カラーの良好なマッピングを見つけるのを助けることができます。
添加剤の着色
添加剤の色は、2つ以上の異なる色の光を混合することによって生成される光である。 赤、緑、青は、プロジェクタやコンピュータ端末などの加法混色システムで通常使用される加法原色です。
減法着色
減法着色は、染料、インク、顔料、またはフィルターを使用して、ある波長の光を吸収し、他のものは吸収しません。 表面に表示される色は、吸収されずに可視のままである可視スペクトルの部分に由来します。 顔料や染料を使用しない場合、布繊維、ペイントベース、紙は、通常、白色光（全色）をあらゆる方向に散乱させる粒子でできています。 顔料またはインクを加えると、波長が白色光から吸収されるか、または「減算」されるので、別の色の光が目に届きます。
光が純粋な白色光源ではない場合（ほぼすべての形態の人工照明の場合）、結果として得られるスペクトルはわずかに異なる色に見えます。 青色の光の下で見える赤いペイントが黒く表示されることがあります。 赤い塗料は、スペクトルの赤い成分のみを散乱させるため赤です。 赤い塗料が青い光で照らされると、それは赤い塗料によって吸収され、黒い物体の外観を作ります。
構造色
構造色は、顔料ではなく干渉効果によって生じる色です。 色彩効果は、1つまたは複数の平行な薄い層で形成された、または色の波長のスケール上の微細構造で構成された、細い平行線で材料をスコアリングするときに生成されます。 微細構造が無作為に配置されている場合、短波長の光が優先的に散乱され、Tyndall効果の色が生成されます：空の青色（Rayleigh散乱、光の波長よりもはるかに小さい構造、この場合は空気分子によって引き起こされる）、光沢オパールと人間の虹彩の青。 微細構造がアレイ内、例えばCD内のピットの配列のように整列されている場合、それらは回折格子として振る舞う。格子は、干渉現象によって異なる方向に異なる波長を反射し、混合した「白色」光を異なる波長の光に分離する。 構造が1つ以上の薄い層である場合、層の厚さに応じていくつかの波長を反射し、他の波長を透過する。
構造色は薄膜光学の分野で研究されている。 最も順序付けられた、または最も変化しやすい構造色を特に表現している一般人の言葉は、虹色である。 構造色は、多くの鳥（例えば、青いジェイ）の羽の青と緑と、特定の蝶の羽と甲虫の殻の原因となります。 パターンの間隔の変化は、反射色が視野角に依存するため、孔雀の羽、石鹸の泡、油のフィルム、および真珠の母に見られるように、しばしば虹色の効果を生じる。 数多くの科学者が、アイザック・ニュートンやロバート・フークを含む、バタフライウィングやビートルシェルで研究を行っています。 1942年以降、 “photonic”化粧品などの構造色を利用する製品の開発を進める電子顕微鏡が使用されています。