光源とカラーチャートの色彩測定

4.2. 光源とカラーチャートの色彩測定#

この節では、色彩分析に関する実践的なヒントといくつかの応用例を提供します。背景およびパラメータとユーザーインターフェイスの説明については、節 3.2を参照してください。

4.2.1. 太陽スペクトルの色彩分析#

色彩分析には、節 4.1 (太陽スペクトル)で取得されたスペクトルを再利用できます。ここでは、放射源からスペクトルが取得されたため、フラットな曲線である標準の光 E（図 4.4の黒いトレース）を使用しています。分析にはスペクトルの可視領域のみが使用され、したがって、中赤外域に属するスペクトルの大部分は無視されます。

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図 4.4 色彩分析 - 太陽スペクトル#

分光器の入力ファイバーを太陽に直接向けた場合（図 4.4左パネルの灰色のトレース）、計算された色は予想通り、明るいわずかに黄色がかった白色です。入力ファイバーを太陽から離れた方向に向け、光を間接的に集めた場合、色は涼しげな青みがかった白色にシフトし（図 4.4右パネルの青いトレース）、晴れた日の空の期待される青色と一致します。両スペクトルの色度図上の位置は、黒体放射体の線（プランク軌跡、図 4.4右パネルの黒い線）と一致しています。これは、両方の光源（太陽自体と空からの散乱光）が熱放射体の理想的な色と一致することを意味します。太陽のスペクトル（灰色の輪郭の円）は、約6000 Kの色温度に対応しており、これは大気によってろ過された直射日光に典型的な値です。一方、空のスペクトル（青い輪郭の円）は、ほぼ10000 Kの色温度を示唆しています。これは、緯度と時刻による太陽の比較的低い位置のために、大気散乱（レイリー散乱 \(I_{s, \rm{Rayleigh}} \propto 1/\lambda^4\)）が多量に発生していることを示しています。短波長（青色光）の光は赤色光よりも空気分子によって効果的に散乱されるため、大気散乱はスペクトルを青方偏移させます。これは、生のスペクトルを太陽の温度（5800 K）を持つ黒体放射体の期待される曲線と比較することによって得られた図 4.3の観測結果と一致しています。

4.2.2. 反射色彩分析#

この節では、印刷されたカラーサンプルから反射された光を使用して、小型のハンドヘルド分光器でスペクトルを取得しました。サンプルはLEDランプ（オフィス環境の室内照明）によって照明され、スペクトルは、分光器の入射瞳をカラーサンプルに近づけ、表面法線に対して浅い角度で配置して記録されました。表示されているスペクトルは分光器からの生データであり、暗電流/背景の差し引きや強度補正は行われていません。

Tip

色彩分析のために、スペクトルは400～700 nmの範囲で分析されます。このスペクトル範囲で分光器の感度曲線が合理的に平坦でない場合は、最良の結果を得るために強度校正の実行が推奨されます。

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図 4.5 色彩分析 - 標準の光#

図 4.5は、明るい白色のオフィスデスクから反射されたスペクトルを示しています。黒い線は、オフィス環境に典型的な色温度5100 Kの明るい白色LED光源であるLED-B4 標準の光を表しています。2つのスペクトルはほぼ一致しており、この標準の光がこの実験で使用された光源を表すのに適した選択であることを示しています。計算された色はわずかに黄色がかった灰色であり、デスクの色の視覚的な知覚と合理的に一致しています。

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図 4.6 色彩分析#

図 4.6は、左側のペインに異なるカラーサンプル（カラーサンプルの説明から取られた名前付き）から得られたスペクトルを表示しています。すべてのスペクトルは正規化されており、これは分析前に自動的に行われます。知覚的に「近い」色（例：緑とライム）であっても、著しいスペクトル差が観察されます。正しい標準の光を使用することで、計算された色と視覚的に知覚された色は、広範囲の異なる色にわたってかなりよく一致します。色の忠実度は、以下によってさらに改善できます。

  • 標準化された照明

  • より再現性の高いスペクトル収集、すなわち鏡面反射や影を避け、一定の反射角を維持すること。

  • 強度校正（ただし、効果はごくわずかである可能性が高い）

  • 一部のスペクトルについて改善された信号対雑音比

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