CGファイル概説　第1章　第3節

1.3 色をコントロールするための各種カラーモデル

これまで説明してきましたカラーモデルでは、色をコントロールするために光の３原色である赤・緑・青を用いましたが、色をコントロールする方法はこれ以外にも様々なものがあり、それらは３原色系、色相系、工学系の３種類に大別されます。

(1) ３原色系(primary colors system)

最も基本的な方法で、次のようなモデルがあります。

1) RGBカラーモデル

赤(Red)・緑(Green)・青(Blue)の光の３原色を黒に加える「加算混合」で色をコントロールする方法で、これまで説明してきましたように、ビットマップ表現におけるフレームバッファのデータ形式です。このモデルでは直交する３本の座標軸にそれぞれの色を割り当て、その直交座標上の点によって色を表現することができます。これを「RGB色空間」といいます。

2) CMYカラーモデル

水(Cyan)・紫(Magenta)・黄(Yellow)の３原色を白から引いていく「減色混合」で色をコントロールする方法で、主に印刷関係で用いられているモデルです。

RGBカラーモデルは光の３原色に基づいたもので、光を合成する時の加算原理、つまり混ぜ合わせる光の輝度が強いほど、また様々な色の光を混ぜれば混ぜるほど、結果は白色に近づくという原理を基礎としています。それに対してCMYカラーモデルは絵の具の３原色に基づいたもので、絵の具を混ぜ合わせる時の減算原理、つまり混ぜ合わせる絵の具の量が多いほど、また様々な色の絵の具を混ぜれば混ぜるほど、結果は黒色に近づくという原理を基礎としています。

画像をディスプレイ上に表示する場合は光によって描きますから、光の３原色に基づいたRGBカラーモデルが使われています。しかし画像をカラープリンタで描く場合はインクによって描きますから、ディスプレイ用のRGBデータをそのまま用いてインクの量をコントロールしますと、ちょうどカラー写真のネガのような画像になってしまい、うまくコントロールできません。このためRGBデータを絵の具の３原色に基づいたCMYデータに変換し、インクの量をコントロールしています。

CMYとRGBは補色関係にあり、各色の強度を下限が０、上限が１に正規化した場合、補色関係にある色の強度を逆転した、次のような簡単な演算で相互に変換することができます。

・CMY：Cyan(水)＝1 − RGB:Red(赤)
・CMY：Magenta(紫)＝1 − RGB:Green(緑)
・CMY：Yellow(黄) ＝1 − RGB:Blue(青)

(2) 色相系(hue system)

昔から画家が用いてきた直観的な方法で、次のようなモデルがあります。

1) HSLカラーモデル(HSIカラーモデル)

色相(Hue、純粋な色の種類)・彩度(Saturation、純粋な色に白を混ぜる割合)・明度(Luminosityまたはlightness、単位面積あたりの明るさ)の３つの要素で色をコントロールする方法で、３原色系カラーモデルに比べてより直観的です。このモデルでは色相を偏角、彩度を動径、明度を高さとした円錐状の３次元極座標上の点によって色を表現することができます。これを「HSL色空間」といいます。

明度についてはLuminosityの代わりにIntensityという言葉を用いる場合もあり、その場合は「HSIカラーモデル」と呼ばれます。

2) HSVカラーモデル

HSLカラーモデルとほとんど同じですが、明度のかわりに強度(Value、黒を混ぜる割合)を用います。

(3) 工学系(engineering system)

工学分野で用いる方法で、次のようなモデルがあります。

1) CIEカラーモデル

国際照明委員会(CIE、Commission Internationale de I'Eclairage)で決められた色度図のカラーモデルで、JIS Z8701に相当します。このモデルはRGB３原色を拡張したCIE３原色を用い、可視光線全域を含む、より広い光スペクトル領域を表すことができます。

2) YCbCrカラーモデル

Y(輝度)・Cb(同輝度の青からの差異)・Cr(同輝度の赤からの差異)の３つの信号で色をコントロールする方法で、テレビやビデオで用いられている方法です。このモデルは色を輝度と色相に分離してコントロールするもので、JPEG圧縮の時に重要な意味を持ちます。

CbとCrのかわりにＩ(間隔信号、橙ー水系)とＱ(対角信号、黄ー紫系)を用いる「YIQカラーモデル」もあり、これはNTSC(National Television System Committee)方式のカラーテレビ放送で用いられています。