３原色について

質問

たとえば光の３原色はR（赤）、G（緑）、B（青）で、この３色の組み合わせでフルカラー表示できるといいます。
ではなぜ３色であり、なぜR、G、Bでなければならないのでしょうか。
物理学の何やら難しい数式を解いて導かれたものなのでしょうか。

色に関してはわからないことがまだたくさんあります。今後も順次ご質問させていただきますので、皆様よろしくお願いします。

回答No.11

Hikaru99

一六六八年にニュートンが行ったプリズムの実験で、白色光
に多種類の単色光が混ざっていることや、単色光を混ぜると特
定の色が作れることが明らかなると、混色して他の色を作り出
すことができる「もとの色」に関心が集まりました。この「も
との色」を解明するヒントになったのが、人間がどのように色
を知覚しているかでした。
一八〇一年、ヤングは絵の具の混色からヒントを得て、視神経
には赤・緑・青の三色を感じる神経があって、すべての色はこ
の三つの神経の刺激の割合で知覚されるという三色説を提唱し
ました。ところが、この三色説は、色光の混合であり、絵の具
などの色の混合ではなかっため、理解されませんでした。当時、
絵の具などの色の混合は簡単に再現できましたが、色光の混合
実験は難しかったのです。三色説が証明されたのは半世紀以上
も後のことです。一八六〇年にマックスウェルは、ヤングの三
色のフィルターを使って、スライド映写を行い、三色の光の混
合でさまざまな色が作れることを実証しました。一八六八年に
は、ヘルムホルツがヤングの三色説を視細胞と関連付けて生理
学的かつ定量的に説明しています。これをヤング・ヘルムホル
ツの三原色説と言います。こうして、赤・緑・青が光の三原色
であることが解明されたのです。三原色の代表的な応用例はカ
ラーテレビです。カラーテレビは光の三原色を使って、たくさ
んの鮮やかな色を作り出してます。

参考：光と色の１００不思議（東京書籍）
　　　色のおはなし（日本規格協会）

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/kuwajima/lac100/

回答No.10

kinn

No6の補足質問に対する回答です。
色彩は脳が作り出したイメージです。
物理学でいう波長580nm（ナノメートル）の光と黄という色彩は必ずしも
同じではないのです。
おそらく、700nmの赤い単一光と580nmの黄色い単一光を混ぜ合わせた光と
660nmの単一光はなぜ同じ橙色に見えるのかということが疑問点だと思います。
すでに他の方がお書きのように、視細胞にはＲ、Ｇ、Ｂの3種類が
ありますが、Ｒ細胞は赤だけに反応するというわけではないのです。
赤に極大値を持つというだけで、すべての可視光線に多少は反応するのです。
Ｇ、Ｂの細胞も同様です。すなわち、これら三つの細胞の反応具合を受けて、
脳がこれらの光を区別するためにイメージとして色彩を作り出しているのです。
可視光線は780nmから380nm位ですが、この両端の波長の光はいずれもＲＧＢ
すべての極大値から遠く、各色細胞の反応度合いがすべて最小となり脳は同じ
赤紫という色彩を作り出します。少しでもＲ細胞の反応が大きければ赤っぽくなり、
Ｂ細胞の反応が大きければ紫っぽくなります。
従って、赤と紫はつながり色彩環ができあがります。なお、色彩環は混色の経験から
作られたもので、物理学的に意味があるものではないと思います。

補足

色彩環についてかなりわかりやすくイメージできました。
ありがとうございました。

回答No.9

e-honda

色彩学での補色の概念は２つの色をまぜて無彩色になるとき、その２つを補色の関係と呼びます。どの色同士が補色となるかは、補色色環というのがありますので色彩学の本などで確認してください。(色彩に関する用語が分からない場合はhttp://www.daicolor.co.jp/koho/mamechishiki.htmlを参照してください)
人間が目で感じとれるのは、４００～７００nmですが、このうち４００～５００までが青紫光、５００～６００までが緑光、６００から７００までが赤光となっています。で、手元に色彩について記述がある本があればＣＩＥ表色系（CIE色度図）というのを見て下さい。無い場合はhttp://www2.justnet.ne.jp/%7Efumoto/linkp11.htmで平面的な色度図をつくるためにＲＧＢによる刺激をＸＹＺで表現したものがあります。（ＲＧＢ系とＸＹＺ系間の換算式というのもありますが、一般の方には理解しにくい類いなので割愛。）これにより、400～700nmにわたるスペクトルの位置が曲線状に表現できるようになり、光のスペクトルの色度点を連続して置いていくと左下から上方に、そして右に下降する大きな弧状の軌跡が描けます。
ＣＩＥ表色系でRGBとCMYがそれぞれ対極に配置されているのが分かりますか？
うーん。図が無いと説明しいくいな…。図のまん中が白くなっていて、そこから斜左最上方に『G』、最下方左に『B』、最下方右に『R』が来ているのですが、それら３色の間隔は約１２０度になるのです。RGBを等間隔で回転した内側にCMYが出来ている筈なのですが、それらは全て光のスペクトルを決められた一定の計算法によって算出し、グラフ化した時にその位置にくるので不自然と言われても…。　
ＵＣＳ表色系 でも同様に３色の間隔は約１２０度になります。ＬＡＢ表色系の場合は心理四原色から派生したため、波長を基礎においていないので色度図の上に波長が示されていないものの基本的にこれも約１２０度です。他に、このような記述があるのはミノルタの色彩のページですから、そちらも参照してみてください。でも多分こういう学術的理論については一般書籍の方が詳しいですよ。

色彩管理の基礎知識（ミノルタ）
http://www.bas.t-kougei.ac.jp/student/print/color/

参考URL：

ICI委員会の物理的測定法に基づく色表法（報告書）

回答No.8

supersonic

・補色の概念
二つのフィルターを重ねたときに、飽くまで人間にとって、白に見える色の組み合わせを
補色の関係と呼びます。物理的に捉えた波長とは、直接関係ありません。
というのも、人間の目には白でも、物理的に捉えると、波長が違い、別の色ということになります。色が、物理現象ではなく、知覚現象であるということを示しています。

他の生物では、補色も変わり、色円も変わるはずです。例えば、ミツバチは、黄色とミツバチスミレ、青緑とスミレ外などの組み合わせと、白を識別することができず、それらがミツバチにとっては、補色になっていると考えられます。

回答No.7

cricket

実に簡単に言えば、これが最小限の要素だから、と言うことです。
これ以上は減らせません。
逆にこれ以上の発色が効率よく安くできるのならもっと多彩な色表現が出来るでしょう。
何故この３色なのかというと、他の方々の方が詳しいでしょう。
でも、僕は、単純に経験と実験から来ているのだと思います。

回答No.6

kinn

私も色彩学の先生に同様な質問をしたことがあります。そのとき、明快な答えは得られませんでしたが、色彩チャートを見ていて気づき、自分で納得しています。
三原色は、その原色を混ぜ合わせることにより、すべての色を作り出せるということですね。色光の三原色は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、色料の三原色はマゼンタ、シアン、イエローと一般的に表記されていますが、これ以外の組み合わせでは、すべての色を作り出すということはできないのです。なぜならば、光を混ぜ合わせた場合には、混ぜ合わせる前の色より必ず明るい色になってしまう（加法混色）からです。従って、もっとも暗い色つまり紫みの青（Ｂ）を使っていないと、他の色の組み合わせではＢの暗さが出せないのです。Ｂが決まれば、後は色相環で120度ずつずれた黄みの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）が自動的に決まります。
同様に色料（印刷など）の場合には混食後の色が必ず混食前の色より暗くなります（減法混色）。従って最も明度の高い黄（イエロー）が決まり、それによって緑みの青（シアン）、赤紫（マゼンタ）が決まります。

補足

e-hondaさんのとも関わりますが、補色の概念がわかりません。そもそも人間が可視光と感じる光は400～700nm（でしたっけ）の波長の帯なわけで、それがなぜ｢色相環｣という輪っかになって短波長側と長波長側がつながるのでしょうか。RGBが120度ずつずれているということも不自然です。RGBのそれぞれ180度に位置するCMYが補色だそうですが、なぜなんでしょう。

回答No.5

e-honda

学生の頃『色彩学』という授業があり色彩心理学という分野においてニュートンやヤング、マックスウェル、ヘルムホルツ、ヘリング、ラッドフランクリン、ハーヴィッヒ・ジェームソン、フォンクリース等を学んだのですが（NO4のsupersonicさんが書いているので学説は割愛）眼球生理学の面から言えば、人間の目にはRGBそれぞれの色彩に敏感な視覚細胞というものがあり、それぞれの刺激の度合いによって色を知覚しています。もうすこし言えば、その刺激が視覚レベルで「赤ー緑」「青ー黄」という反対色のON/OFF信号に符号化され、脳で色として認識されているというのが一般的な説です。ですからRGBとその補色であるCMYがそれぞれ３原色として用いられているのは理にかなっているといえます。ただし人間が見分けることができる色の数は約１千万と言われていますので、理論面で３色に限定すると説明しにくい色も出てきちゃうんですけどね…。
RGBでなければならないというよりは単純に人間の視覚細胞に反応する範囲内で説明しやすいのがそれだったというだけで、いまだに色についての学説はさまざまなものが出ています。調べてみると結構面白いですよ。

回答No.4

supersonic

前に、色彩論についてでも答えましたが、もう一度。
　心理学の分野です。初め、ニュートンが、色は、光の波長により、７つのスペクトル型に分けられるとしました。これに異を唱えたのが、『ファウスト』などで有名なゲーテです。科学的な、色彩と、人間の心理に現れる色彩は別のものである、という主張で、黄、青、赤の三原色説を提唱しました。
　これを引き継いだ、ヤングの研究、さらに、それを基礎にヘルツホルムが体系化したのが、現在カラーテレビでも使われている、赤、緑、青の、三原色説です。無限の色を、有限な視神経で捉えているはずはないので、数が節約されているはずだという推論から始まりました。すでに指摘されている通り、フィルターを重ねた加法混色によって（念のため補足、絵の具の混色とは違います）生じる色は、生物によって違います。認識可能なスペクトルが違うからです。モンシロチョウのを紫外線を感知するカメラでみると、オスとメスで違う模様があるというのも、こういう理由です。人間には、白にしか見えません。人間に区別できて、他の生物に区別できないフィルターの組み合わせもあります。鯉とか、ニホンザルは、人間と似た、赤緑混合光を同じように感じるらしいということが分かっています。

　ただ、三原色説に対する、ヘリングの反対色説というのもあります。これは黒-白、青-黄、緑-赤の３対で６色になります（黒-白を、色ではなく明るさだと考えれば４色）。
こっちは、優勢ではなかったのですが、或る程度、近年の研究で神経レベルの生物学的な類比の裏付けもあるようです。最近、人間の色覚メカニズムの解明で、もっとも有力なのが、両方を併せた、段階説というものらしいです。
どうやら、３色でなくては、いけないというのでもないらしいです。（P.S. カメラのフィルムのCMで、４つ目の感色層が加わりましたというのも、ありましたよね。）

補足

心理学や生理学に関わってくるとは思いませんでした。もっと純粋に物理学的に解明されてると思ってました。色の違いって単なる波長の違いにすぎないですから。でもそれを赤とか青とかに感じるってことは、やっぱり人間の特性・心理学・生理学に関わるってこと？　むーーー、色って奥が深い・・・

回答No.3

yuki_fifth

gooで検索したら一番目にでてきHPです
ちょうど回答になりそうですので見てください

参考URL：

http://www.konica.co.jp/color/color/color1.html

補足

早速のご回答ありがとうございました。
HPをのぞかせていただきました。ただ、あまりにも一般的で・・・

回答No.2

kenji-osak

たまたま、ＲＧＢの色の組み合わせで、総天然色相当の刺激を人間の目に与えること
ができたのでそうしているのだと記憶しています。
対人間であれば、これから少しずれた３色を組み合わせても、うまくゆく調整すれば
（色が再現できる）はずです。

補足

早速のご回答ありがとうございました。
つまり、人間の特性ということになるのでしょうか。半分納得しました。