絵具における明度と彩度の関係

絵の具における明度と彩度の関係に対する基礎理解

大前提:赤い絵の具が赤色に見える理由

補色(ほしょく,英:complementary corolr):色相環で正反対に位置する関係の色の組み合わせ*1。余色、対象色、反対色ともいう。2つの色光CとCを加法混色した結果がCWに等しくなるとき、C1とCを互いに補色であるという*2

※WIKIによれば補色は相対する色を直接に指示するのに対し、反対色の指示する範囲はやや広いそうです。

反対色(はんたいしょく,英:antagonistic color):お互いに共存できない色の組み合わせ*4
*6

色彩検定によれば補色とは「赤に対して青緑、橙に対して青、PCCSの色相関で色相差が12の関係にあるものを補色といいます補色関係にある色の組み合わせは、相互に強調し合います。純色同士が効果的に現れ、淡いトーンなどになるとその効果が薄れます*2。」とあります。よくある補色の説明ですね。補色関係にある色は「一番コントラストの強い組み合わせ」ということです 光の色でも青とイエローを混ぜると白色になります。他にも赤とシアン,緑とマゼンタ(赤紫)も白色になります。色材の色では青とイエローを混ぜると黒、赤とシアン(青緑)をまぜると黒、緑とマゼンタを混ぜると黒色になります。

 

◎吸収光の色と観察される色の関係
吸収光波長/nm 吸収光の色 観察される色(補色,余色)
400~435 紫 緑黄
435~480 青 黄
480~490 緑青 橙
490~500 青緑 赤
500~560 緑 赤紫
560~580 黄緑 紫
580~595 黄 青
595~610 橙 緑青
610~750 赤 青緑
750~800 紫赤 緑
※「新染色加工講座3」,p.112,共立出版(1972)

「物質の色とはその補色を吸収する物を指す*1」という言葉の意味を理解して行きたいと思います。

まず赤色の絵の具は「青緑色光のみを吸収する物質」だそうです。青と緑なのか青緑なのかは置いておきます。

青緑といえばいわゆるシアンですよね。単純にRGBーGB=で赤というのは「かんたんじゃ~ん」と思ってしまいます。しかし実際は複雑のようです。

赤色は青緑のみを吸収する物質

(○)白色光というのはいろいろな波長が混ざってできたものです。つまり赤、緑、青、黄色、青緑色、赤紫色、橙色、紫色等々の波長があるわけです。そこから青緑のみを引いてみます。赤、緑、青、黄色、赤紫(人間の目に見えないだけで赤紫の波長もあります。白色光は当然可視光線以外も混ざっています)、緑青、紫、橙、黄緑緑青等々たくさん色がのこるわけです。黄色と青は補色なので打ち消し合って消えます。紫と黄緑は補色なので打ち消し合って消えます。橙と緑青(青緑とは違う波長)は補色なので打ち消し合って消えます。赤紫と緑は補色なので打ち消し合って消えます。これをやっていたらきりがないですが、赤が消えるためには青緑色が必要なのですが、赤い絵の具は青緑色を吸収してしまっているので赤色は消えず、結果赤色だけが残り絵の具が赤色に見えるということです。

混色としての赤紫ができる理由

(○)赤の補色は青緑色、青の補色は黄色です。赤紫色の絵の具は「青緑色と黄色を吸収する色」なわけですが、黄色と青は補色関係にあるので、結果として青ー黄で打ち消し合い消えて、緑だけが残ります。したがって赤紫色の絵の具は緑だけを吸収する色となります。したがって緑色だけが吸収されることになり、赤紫のみが補色のペアがいないということになります。つまり赤紫色に見えるというわけです。

青と黄色を混色しても灰色に見えてしまう理由

同じように青と黄色を考えてみます。青は黄色を吸収、黄色は青を吸収する色です。その他の波長は打ち消し合います。しかし黄色と青も補色関係にあるので打ち消し合うのでグレーになるわけです。

絵の具と分光反射率の関係

*5

赤い絵の具は青緑のみを吸収する物質だといいました。しかしこの赤い絵の具はもはや現実には存在しない概念的な絵の具と考えたほうが楽です。たとえばクリムソンレーキという赤色の絵の具は高波長を90%程度反射し、中波長を数%、短波長も数%反射しています。赤色の補色は青緑(490-500nm)ですがわずかに反射していることがわかります。つまり全て吸収しているわけではないのです。この青緑のみ全て吸収するような絵の具がまさに「THE・赤い色」にあたるわけですがそうした赤色の絵の具はほとんどないといっていいと思います。市販で買うような絵の具はクリムソンレーキやスカーレットのように青緑もわずかに反射しているのです。また青緑だけではなく青も少し反射しているのでクリムソンレーキは青みがかった青にみえますし、青緑を反射したスカーレットは黄色がかった赤に見えます。

このように実際の絵の具は反射率100%(吸収率100%)といった極端なものが少ないので、青と黄色を混ぜれば灰色ではなく緑になる場合が考えられるということです。緑は減法混色の原理的にはシアンとイエローを混ぜれば緑色になります。シアンというのは緑味のある青色、いわゆる青緑色です。THE・青とTHE黄色を混ぜれば灰色になりますが、絵の具が緑もわずかに反射するような性質をもっていれば青はシアンに近くなり、結果的に灰色ではなく緑色に近くなるということです。

絵の具を理解するためには分光反射率を理解することが重要だとわかります。色光としてのスカーレットはRGB比が「255, 36, 0」なので赤だけではなく緑も混ざっていますよね。こうした事実を見るだけでも純粋な赤というのは珍しいということがわかります。

絵の具における明度と彩度の関係

 

 

明度(lightness):明度は物体表面の反射率の高低に対応する感覚量であり、白さー黒さの程度を表す。明度とは同じ状態で証明された白色面の明るさを基準として判断される表面の相対的な明るさを意味する用語*2

彩度(chroma):色みの強さを表す尺度を彩度という。すなわち彩度とはあざやかさの程度を表す尺度であり、無彩色を0として色みを感じる程度が増大するに従って大きな数値が割り当てられる*1

飽和度(saturation):色光に含まれる無彩色成分と残りの成分の比をもとに定義されるあざやかさの程度を飽和度という*1

刺激純度(excitation purity):飽和度の指標。色度図上の白色点Wから当該の色の色度点Fとの距離WFと、同じ主波長の スペクトル軌跡上の点Cとの距離WCとの比で定義される*1

輝度純度(colorimetric purity):輝度純度は、単一波長光の輝度とこの光と白色光の混合によって得られる輝度との比で表される。一般には、白色点からの隔たりを表す量である*3

明度と彩度の関係について(1)

「絵の具に黄の黒を混ぜていくと、次第に明度が下がり、緑味を帯びてきます。アブニー効果は、色相とともに明度にも変化を与えます*4」

とあるように彩度の低下は明度の低下を伴うことがある。絵の具における彩度と明度の関係って分かりにくいですよね。

(1)絵の具において明度が下がるということは、反射率(輝度率)が下がっているということです。つまり反射するほど白っぽく見え、反射しないほど(吸収するほど)黒っぽく見えるということです。

(2)絵の具において彩度が下がるということは無彩色(白、灰、黒)に近くなるということです。

※色光における飽和度は「色光に含まれる無彩色成分と残りの成分の比をもとに定義されるあざやかさの程度」という定義であり、色材(絵の具)における彩度とほぼ同じです。ただし色光における飽和度は光量に依存しません。たとえば非常に弱い光の場合でも飽和度が高いという場合があり、色も暗く黒っぽく見えるわけですが、その場合人間には色が鮮やかに見えません。「色立方体内において彩度は無彩色軸からの距離を表すのに対し、一般的に飽和度は黒を頂点とした無彩色軸からの傾きを表すことになる*2」

(3)絵の具を混色すれば明度が下がる

絵の具では三原色をイエロー、マゼンタ、シアンとしているので基本的に混色するほど明度は下がります。逆にいえば混色してイエロー、マゼンタ、シアンは作れないということです。赤、緑、青はイエロー、マゼンタ、シアンよりも明るい色です。どのくらい明度が下がるかはどの色を混色するかによって変わります。

*5

波長
380-450 nm
450-495 nm
495-570 nm
黄色570-590 nm
橙色590-620 nm
620-750 nm

キーポイント:反射しないということは吸収するということ。少し反射するということは大きく吸収するということ。

上の図にあるのが混色における分光反射率による説明です。混色して彩度や明度が大きく下がるものもあれば、あまり下がらないものもあります。縦軸が反射率を示し、横軸は波長の長さを示します。図の絵左上のクリムソンレーキの絵の具の分光反射率をみてください。600-700nmあたりの波長を高く反射していることがわかります。つまり長波長の赤色を大きく反射した色ということです。同時に中波長や短波長を大きく吸収している絵の具ともいうことができます。

クリムソンレーキは赤色の波長だけではなく、わずかに短波長や中波長も反射していることがわかります。したがって600-700nnmのみを反射している絵の具よりも彩度は低いといえます。右のスカーレットは長波長を同じくらい高く反射し、かつ短波長が0に近いほど反射していません。クリムソンレーキは短波長を余計に反射してしまっているのでやや赤紫に近いです。

ウルトラマリンやピーコックブルーとは一般に青色の分類される絵の具ですが分光反射率を見ていると成分が大きく違う色だとわかります。ウルトラマリンは400-500nmを注意程度反射しています。

クリムソンレーキは長波長を大きく反射するので明度が高いです。ただしウルトラマリンは長波長を90%程度吸収してしまうので結果的に反射率は下がり、明度が下がります。ただこの計算が意外とややこしい。たとえばクリムソンレーキの700nmあたりの波長を90%、ウルトラマリンブルーの700ml当たりの波長を10%の反射率とします。合計100%になり、加算平均で(90+10)/2=50%だから混色した紫色の700nmあたりの反射率が50%近くになっているのでしょうか。

しかしスカーレット90%とピーコックブルー5%をあわせてできた紫は70nmあたりの反射率が5%になっています。思ったより計算が複雑なんですよね。ピーコックブルーの場合は赤色の補色である緑色を大きく反射してしまっているので、赤色と緑色が相殺されて赤色があまり反射されなくなっているのです。ウルトラマリンブルーの場合は緑色の中波長をあまり反射せずに青色を多く反射しているので、赤色があまり緑色によって相殺されることなく反射できているということです。

したがって長波長の反射率を下げたくなければ、補色となる色の成分、つまり補色の関係にある波長があまり反射されていない絵の具を組み合わせる必要があるということです。もしスカーレットとウルトラマリンを混色すればピーコックブルーを混色したときより長波長の反射率が高くなります。

彩度が下がるということは白っぽくなる、あるいは黒っぽくなるということですよね。つまり反射率が高い状態で短波長・中波長・長波長が均等に1:1:1近くまざっていれば白っぽく見えます。反対に反射率が低い状態で短波長・中波長・長波長が均等に1:1:1近くまざっていれば黒っぽく見えます。1:1:1に近づけば彩度は下がるわけですが、明度(反射率)次第で白っぽく見えたり黒っぽく見えるというわけです。

 

*7

RGB比でR255,G0,B0の赤は上の一覧でひとつもありません。ですが多くの色が我々の赤をイメージさせます。緑みがかった赤、青みがかった赤、灰みがかった赤、黄色みがかった赤などさまざまな赤が同じ「赤色」として分類されているのです。絵の具もおなじようなものだと考えてください。THE・赤色といったRGB比でR255,G0,B0を現実世界で見ることは少ないと思います。三原色を説明するときに便利だよねTHE・赤はといったような認識のほうが論理パズルに陥らなくて済むと思います。

光の三原色は赤,青,緑であり,色の三原色は 赤,青,黄色である,とよく言われる。しかしここで言う赤と赤,青と青は互いに同じ色ではない。別々に見せられると,どちらも赤であり,また青であるが,同時 見せられて比較すれぱその違いは容易に分かる。工業的 にはこれらを区別するため,光の三原色におげる赤と青 とをそれぞれマゼンタおよびシアンと呼んでいる。更に言えぱ,色の三原色宇こおける青はむしろ青紫に近い。即 ち極く大ざっぱに言って,人間の目に見える光の波長域 400nm~750nmを3等分して,短波長域の成分の多 い色が青(正確にはウルトラマリンブルー)であり,中 波長域の成分の多い色が緑であり,長波長域の成分の多 い色が赤である。そして,白色すなわち全波長域の成分 をもつ色から短波長域の成分の欠げた色が黄色であり,
白色から中波長域の成分の欠けた色がマゼンタであり, 白色から長波長域の成分の欠けた色がシアンである。こ のように理解して初めて加法混色や減法混色,更には分割混色と云った概念が統一的に理解できるのである。小学校の児童にマゼンタやシアンといった難しい名前を教 える必要はないと思うが,少なくとも,色の三原色は 赤,青,黄色である等と云った誤解を生みやすい表現では教えないようにしたいものである。そして中学校では はっきりと二つの赤と青を区別して教える必要がある。

*9

明度と彩度の関係(2)

「ホワイトを多量に混ぜて用いると、ホワイトは光の成分を全て均等反射するので、混合の曲線が平坦化し、彩度が下がる。つまり、色が鈍くなる。原色の鋭さは減るが、明度効果でそれほどには彩度低下を感じない。絵具使用上の常識のひとつとして理解しておきたい*10

白色を混ぜると短波長・中波長・高波長の割合が1:1:1に近づきます。彩度が下がるのですが、明度が上がるので彩度低下を感じないらしいです。色相にもよりますが、明度が低く鮮やかな色と、明度が高い鮮やかな色を比べた場合、明度が高い鮮やかな色のほうが彩度が高いと感じやすいのかもしれません。マンセルでは黄色は明度が高い状態で彩度を高く感じやすく、赤色は中程度、青色は低程度です。

明度を上げることと、白色を混ぜることはごちゃごちゃになってしまいますよね。白色を混ぜれば明度は高くなり、彩度は下がります。黒色を混ぜれば明度は低くなり、彩度も下がります。白色の絵具は一番明るい絵具、黒色の絵具は一番暗い絵具です。減法混色では混ぜれば混ぜるほど明度が下がると教わりますが、白色は別だということができます。ただこれは「純色(一番彩度が高い色)」に白や黒を混ぜた場合のケースです。

*9

上の図を見てください。それぞれ分光反射率曲線が描かれていますが、黄色は面積が大きいですよね。青色は小さいです。レッドは中間くらいです。これはさきほどのマンセルの明度と彩度の関係とも一致しています。反射している点を結んで面積のように見た場合、白が一番大きいので白が一番明るいというのはなっとくできます。グレーでさえ他の青や赤いろより面積が大きいです。一番明るい白の場合は四角形がすべて埋まるということになります。

基本的に純色とは簡単に言えば2つ以下の波長から構成されるものと思ったほうが理解が簡単です。ひとつの波長からなる色は基本的には純色と考えてOKだとおもいます。色光的にいえば単色光は全て彩度が一番高い状態なのです。プリズムで色を分けると虹色のスペクトルが生まれますが、そうやって色を分けていき、1nmあたりまでわけてこれは他の色が混ざっていない純色だ!といったように考えるわけです。反対にすべての波長が混ざっているのが白色光です。プリズムにあてる光が白色光です。太陽の光なども白色光のひとつです。

絵具でいうと一番明るい色は白色で、次にイエロー、マゼンタ、シアンといった色があります。それでは一番彩度が高い色は何色でしょうか。これは意外と難しいですよね。白色や黒色、灰色が一番彩度が低い色です。彩度が高い色は色相ごとにそれぞれあるといったほうが理解が簡単だと思います。ただしマンセルなどでは黄色は彩度14まであり、青色は彩度が9までしかないといった考え方もできます。大事なのは一番彩度が高い色とは、白色や黒色が一切混ざっていない色ということです。こういった色を純色といいます。この言い方から分かる通り色相ごとではなく白や黒が入っているかいないかで判断しているということになります。比率でいうと短波長・中波長・長波長が1:1:1になるほど無彩色に近づき、彩度が下がります

たとえば灰色に白色を加えたら明度は上がりますが彩度は変わりません。50:50:50が70:70:70になれば反射率が高くなるので明度は上がりますが、比率は1:1:1のままなので彩度は変わらないのです。

重要なのはこの1:1:1です。1:1:1でなければいいということは1:0:0、1:1:0も同様に鮮やかな色ということになります。たとえばTHE・青色といった色を考えればRGBが0:0:1になるわけです。これは彩度が一番高い状態です。黄色の場合は1:1:0になるわけです。シアンの場合は0:1:1です。目に届いてくる波長が短波長だけなら鮮やかな青に、長波長と中波長だけが目に届け鮮やかな鮮やかな黄色になるということです。これは割合の話です。黄色の場合は各上限を100として、80:80:0くらいの色が一番鮮やかだと感じます。40:40:0の場合は明度が低いので鮮やかに感じにくいということです。この議論は飽和度と彩度をほぼ同等に考えているのですこしややこしくなってすいません。ただ色光では80:80:0も40:40:0も同じ純度として扱うということです。これが光量に左右されないという意味です。色材の場合は光量に左右されるので、80:80:0のほうが40:40:0よりも鮮やかに感じやすいということです。

もし80:80:0が80:80:40になれば1:1:1により近づくので、彩度が下がります。80:80:40から80:80:20になれば1:1:0に近づくので彩度が上がります。

もし40:40:0の黄色に、100:100:100の白色を10%混ぜればどうなるでしょうか。単純に考えると50:50:10になるわけです。1:1:1に近づいてしまうので、彩度は下がります。実際はもっと複雑です。たとえば40:0:0に黒色を10%混ぜた場合、30:-10:-10といったことにはなりません。本来赤色の絵具は補色である青緑色のみを吸収する物質であったのに、他の色も吸収する物質になってしまうということなります。したがって違う色もわずかに反射してしまうということなります。具体的にどういった数字になるかは正確にはわかりませんが1:1:1に近づき、かつ全体的な反射率も低下すると思います。たとえば30:0:0が15:4:4といったぐあいにです。

 

参考文献

参考画像

toki

toki

投稿者プロフィール

アーティストに役立つような情報をまとめ、人間関係の手段として芸術が寄与すればいいなと思っています。学んだもの、考えたものは自分だけが独占するのではなく、共有するべきものだと思っています。
連絡は@mmnntmrのTwitterのDMでお願いします。基本的にこのアカウントしか見ていません。
絵に関して調べてほしいことがあればできるだけ対応しますのでぜひ連絡をくださいm(_ _)m

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