色の混色について

Question

減法混色について質問があります。
インクの混色というやつです。

調べたり、考察した結果以下のような考察、結論に至りました。

インクの減法混色について

これは紙が白である前提です。紙そのものは発光しておりません。つまり、これは当たっている光の全ての波長を反射、透過してるフィルタと見なせます。

そこに赤色補色であるCのインクを塗ったとします。通常の塗料を考えるので、C自身ももちろん発光しておらず、これは赤色のみを吸収して、その他を反射、透過してるフィルタと考えられます。
更に、そこにMを塗ったとします。これは補色であるGを吸収して、その他を透過、反射するフィルタです。よって、この段階で、元々白色の紙の状態で、あらゆる波長を反射していたものを、赤と緑を取り除いた事になります。
さらにYを塗ったとします。これにより補色の青が取り除かれます。
ここで、光の加法混色について、補足します。
これは空間が真っ暗闇、つまり全く光が無いところに、赤、青、緑の発光体を置くと、光の合わさった所は白色になるというものと存じます。
これを踏まえますと、3つのインクを重ねた段階で、反射光の重ね合わせを考えますと、元々の白色光から、赤、緑、青の波長を取り除くことを意味します。何も光が無いところ（これが黒色として認識される。）に赤、緑、青の光が合わさると白色です。元々白色のの反射光から、赤、緑、青の光が取り除かれることを考えますと黒色になる。つまり一切反射しない。と分かります。
もちろん、完全な黒が作られるわけではなく、これを補うために別に黒色の塗料を用意して使われると思います。

ここで、質問なのですが、では紙が黒色の場合を考えるとどうなるのでしょう？ここにCMYの塗料を重ねるわけです。そうなった場合、Cを赤の補色と考えるのではなく、緑と青の混色と考えることになると思います。
つまり、Cについて、赤をカットするフィルタと考えるのではなく、反射光を見ると赤以外の波長を含む光を放つ光源と透過であると考えて、光の加法混色を考えることになると思うのですが、どうでしょうか？（反射光ベースで考えると光の加法混色が成立するはず、と考えるのですが、ご意見願いたい。）
光の加法混色の実験を踏まえますと、赤、青、緑の混色で全体の結果として、白色になることは先程述べた通りですが、そもそも、その途中段階で、2色を混ぜた段階でCMYが出来ている。よって、見方を変えるとCMYの混色で白色が出来ているとも言えますよね？
なので、先の話に戻りますが、黒色の紙にCMYを塗ることは、等価的にCMYの光源があると考えれるので、結果は白色になる。（もちろん、完全な白色になるわけではなく、明るめの灰色みたいな色になる？）と予測します。

言いたいのは、
1 例えば赤色の塗料は、赤色のみを反射して、それ以外を吸収してしまうので、反射光ベースで考えると赤色の光源があるのと、等価と見なせる。反射光ベースで考えると、光の加法混色が成立してることになる。理屈で考えるとこうだと私は思うのですが、はっきり書かれたものを見たことがなく、自信がありません。ご意見願いたいです。

2 光は加法混色、インクは減法混色とかよく言われるけど、
本質は、背景や紙の色であり、これが黒色であるか、白色であるかが重要。
光の混色で考えますと、黒色の空間であれば、RGBであろうがCMYであろうが、混色結果は白色になるし、
紙が白ければCMYは、混色結果は黒色になる。紙が黒ければ逆に白色に近くなる。（反射光ベースで光の加法混色を考えてよいと仮定した結論です。）

注意点として、元々白色だと、どのように光源を混色しても光が弱まることはないので黒色は作れないと思います。

という結論に達しました。趣味で色について疑問を抱き、色々考えてみた結果です。詳しい方、ご意見願えないでしょうか？もちろん素人の考察なので途中の解釈や最終的な結論が間違ってるかもしれません。そういう点を踏まえて、ご指導願えないでしょうか？

wanderer1 · Accepted Answer

当方、グラフィックデザイナーですので、その経験で知っていることだけを書きます。
理論は別の方にでも聞いていただければ。

大前提として、減法混色で色材はあまり反射しません。

塗料やインクが光を反射するのではなく、一旦白い紙に当たった光が反射する際に色を吸収する塗料を透過するものだと思ってください。
つまり、色を吸収するフィルターを2度くぐり抜けた色を見ている、ということです。

ですから反射率が低い黒の紙は、光を吸収して反射しないため白色になりません。
故に黒なんですが、それが光源になり得ない理由です。

これは絵の具のパンフレットにも書かれていることです。
油絵の具の資料を見たことがあるのですが、紙の反射に依存すると書かれていたものを見た記憶があります。

我々の業界では白い紙の白色度を重視するのですが、それは紙の反射率であってインクの反射ではないと理解しています。

紙の色がインクの発色に影響を与えるのです。

反射率・白色率の高いアート紙には反射を高める材料の塗膜が塗られています。
反射率の低い紙は黄色い印象を受けますが、そういったときには黄色インクを指定より5〜10%減らして対応することもあります。

世の中の光がガンガン集まれば白になるかもしれませんが、紙に当たった瞬間減光しますので、白から離れます。紙が光ってないから。
黒い紙を白くするための光源を集めるとして、どれくらいの光量が必要になるのかは想像の範疇外です。デザイナーとしては考える時間をデザインに充てたいと思いますね。

加法混色とは違い、光源の光量を100%とした場合、紙に反射する際に減光します。
反射率100%を超える紙はないからです。（インクなり絵の具なりで減光する）

つまり、どこかで吸収されている。

黒に近くなる。

紙が黒ければ、もっと黒くなる。

実際、印刷のインク膜はものすごく薄いです。
黒い紙に印刷してみたら、なんだか印刷されているのはわかるけど読めないねという成果物が出来上がります。

ポイントは反射です。
白にはならない理由についてご理解いただけたでしょうか？

wanderer1 · Answer

＞つまり、色そのものが光源から直接出ており、（色つけのためにフィルターをかましてるのかも知れませんが、減衰がそこまで深刻でない？）
＞十分な光を含んでるので、混色の際に発色が良いので色の表現が十分広い範囲で出来る。

減衰の心配があれば光量を増やせばいいですね。

＞一方、インクの場合、インクや紙そのものは発光していないので、光量が通過、反射するごとにずっと減衰して暗くなる。

通過、反射で減衰することもありますが、色材によって補色が吸収されますから、その色が担う光量だけ暗くなりますよね。

＞なので、色相については、理屈どおりになったとしても、明度がずっと低くなってしまう。色を重ねる毎にそれは顕著になる。

光を吸収する色材の数が増えれば「反射してこない色が増える」わけですから、どんどん光が吸収されて暗くなります。

＞しかも紙の影響まで受けてしまう。

そうですね。

＞以上を踏まえると、ディスプレイは光の加法混色の原理がそのまま当てはまる。

ん？ ディスプレイは加法混色の原理を元にして作られていますから、当てはまらないとおかしいですよね。

＞インクは、使用する紙やインク、混ざり方の影響を強く受けるので、実用上は色見本を紙、インクの組み合わせ毎に作るしかない。

そうですね。
そういう事態のために「色校正」という作業があります。
試し刷りをして、インクの塗られる量を変えたり色指定を変えたりします。

他の方も書かれていますが、カラー印刷の場合、大きく2つに分かれます。

CMYKを使ったプロセスカラー4色印刷と、
特色印刷といって数種あるインクのうちのいくつかを混ぜ合わせて目的の色を作って刷る方法です。

写真がある場合はプロセスカラー4色印刷で。
パッケージやステッカーのようにしっかりした色で見せたい場合は特色印刷で。
あるいは目立たせたいところだけは特色を使うプロセスカラー+特色印刷で。

それ以外に、どうしても実物の色に遠い場合、蛍光インクを使う特色印刷との組み合わせも存在します。
プロセスカラー4色+特色蛍光インク2色、みたいなやり方です。
高級ファッションブランドのカタログなどで使われていました。
（最近はどうなっているかちょっとわかりませんが）

特定の色の反射力を上げることで彩度を高める狙いがあったと記憶しています。

インクジェットプリンタの9色インクなどは、4色で出ないことがわかっている色を違うインクで補填して、色の再現性を高めるよう工夫されています。
減法混色の限界を越えようとして作られた技術ですね。

＞混色の際に発色が良いので色の表現が十分広い範囲で出来る。

はからずもご自身でお書きになっていますが、加法混色と減法混色では、前者の方が色再現の幅が広いです。
RGBとCMYKでは、後者の方が明るさ・暗さ・鮮やかさで劣ります。
印刷に携わっている人は知っていますが、RGBのデータをCMYKに変換すると、なんか違うという印象を持ちます。

Hikaru99 · Answer

カラー印刷にはCMYKのインクを使うプロセス印刷と求められている色のインクを使う特色印刷があります。通常、色合わせ作業は特色印刷で行われます。見本帳の中から色を探しますが、指定色の場合は既存のインクを混ぜ合わせて、新たにインクを作り出す必要があります。いずれにしても、単純に色があっていれば良いというわけではなく、どのような素材に印刷するのか、印刷物がどのような用途に使われるのかを考えて、目的に合致したインクを選ぶ必要があります。

印刷屋さんの色合わせープロセス印刷と特色印刷
https://opticaltale.blogspot.com/2020/06/blog-post_25.html

光の混色はインクの混色よりもわかりやすいのは確かですが、光源の標準化などは必要です。また、RGB表色系（理論的な混色）だけでは、単色光の色を再現できない場合があり、XYZ表色系というのが考え出されました。

光の三原色の波長はどのように決まったのか　色が見える仕組み（８）
https://optica.cocolog-nifty.com/blog/2020/05/post-dac04f.html

wanderer1 · Answer

＞光源→インク（フィルタ）→紙（白色）→インク→目という経路

はい。

＞インクを２重に通る時と、紙で光の吸収が起こる。（暗くなる）

はい。

＞インクを例えば緑色と青色で重ねた場合、混色結果はシアン（水色）になるが、

なるかもしれませんが、黒に近くなるのでシアンと認識できるかどうか不明です。
フィルターが重なった時点で透過する光量が下がりますよね。

一度絵の具を混ぜてみてください。
色相環でいうところの、緑色と青色の間の色になるはずですが、それは水色でしょうか？
濃い青緑になりませんか？
水色かどうかを確認するためには、すごく水で薄めて紙に塗らないとわかりません。
吸収力が高くなるから濃度（吸収力）を減らさないと光が通らない。

＞上記の理由で緑色の光源と青色の光源を直接合わせた場合にできる加法混色によるシアンに比べて、光の吸収、減衰により暗くなると分かる。

そうなります。

＞なるべく明るさを落とさないためには、純白に近い、つまり反射率が高い紙を用意する事が望ましい。 
ですです。
すべては環境光（光源の反射）に頼ることになりますので。

＞完全な黒は存在しないので、赤インクを透過した赤色光が、紙でごく僅かに反射して、更に赤インクをくぐって目に入ることを考えるとこれが納得できる。

ざっくり、そうです。
ただ、インクや塗料自体にも反射はありますので、被覆力の高い塗料だと、塗料自体の反射で色を見せることができる。
インクを厚塗りすればイケる、というケースがあるのです。

ぼくらの業界ではシルクスクリーン印刷などで対応します。（インク層が厚くなる）

ところで、白か黒か、というお話でしたので言及しませんでしたが、光源の強弱は明度と彩度に影響を与えます。
昼間はハッキリ見えていた色が、薄暮では認識できない、という経験があると思います。

現在はカラーメーターなどで数値化して分類、裏付けができるようになりましたが、明度・彩度・色相といった基準は「人間が目で見て作ったもの」から始まっています。オストワルトさんもマンセルさんも目で見て分類してたはずなんですよね。

「暗がりで見たAという色は、昼間に比べて明度・彩度が落ちている」は成立するお話であると思っています。
人間の目が認識できないものは色として定義できませんから。

黒い紙にインクを載せたとき、観察者に返ってくる光はとても少ない。
明度も彩度も落ちるのは、人間の目が認識できるだけの光量が足りないからとも言えるでしょう。

Hikaru99 · Answer

> 結局、インクや紙で反射や、透過したあとの光については、色光の加法混色が成立しますよね？

その通りです。混ぜる光の由来には関係なく、光源から出る光にしろ、物体で反射する光にしろ、光が混色する場合は、混合した光の成分が増えていくので加法混色となります。

Hikaru99 · Answer

減法混色はインクなどの混色になります。様々な色のインクを混色していくと、黒ずんでいきます。これはインクが光を吸収する物質だからです。物体の色の混色は引き算です。一方、加法混色は色光の混色です。様々な波長の可視光を混色していくと、光は次第に明るくなり、ついには白色光になります。光の色の混色は足し算です。

物体が発光している光や反射している光の混色は、たとえ物体が自ら光を発してなくても、光の足し算の混色になりますので加法混色です。

加法混色には、異なる色光を重ねて色をつくる同時加法混色、色分けされた円盤を回転したときのように時間の経過とともに目に入る色光を変えて色をつくる継時加法混色、細かい色の点をモザイク状に敷き詰めて色をつくる並置加法混色があります。

同時加法混色は赤・緑・青のセロファンを通した光の混色を考えてみてください。光が赤・緑・青のセロファンをそれぞれ通るときには、光の引き算が起こりますので減法混色になります。それで、それぞれのセロファンは赤・緑・青に見えるのですが、赤・緑・青のセロファンを通ってきた光はそれぞれ赤・緑・青になります。おの光の混色は光の足し算になりますので加法混色になります。

継時加法混色はマクスウェルやニュートンが色分けした独楽を回転させると、いろいろな色を作ったり、白色を作ったりすることができるという実験を行っています。

並置加法混色は光ならカラー液晶、色ならインクジェットプリンタです。

【参考】「光の三原色」と「色の三原色」　色が見える仕組み（７）
https://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/04/post-ab6f.html

kuma-gorou · Answer

読解力がないので、長文の割に何を言いたいのか分かりません。

赤く見えるのは、赤い波長を反射し、その他の波長を吸収するから。
反射率が高いと彩度が上がり、低下すると、彩度が低下する。
白は、全ての波長に対し、均等に反射するから。
これも、反射率が低下すると、グレーから黒へと明度が低下する。
それだけの話。

補色同士を均等に混ぜると、グレー。
紙が白いのは、インクの量で彩度が調整できるから。明度を下げる時は黒のインクを重ねる。
黒い紙だと、そうはいかないよ。

的外れ回答なら、補足を入れてくれ。

wanderer1 · Answer

補足を拝見しました。

＞元々白色だと、どのように光源を混色しても光が弱まることはないので黒色は作れない

そのとおりです。
だから「光をできるだけ弱くすると黒ができる」というか「黒く見える」が加法混色の理屈です。

そもそも発光させないこと。それが黒です。
ですから光を反射しない素材も黒く見える。

テレビやディスプレイは、光量ゼロの部分が黒く見える。
黒い紙は光源を反射しないから黒く見える。

＞黒色の紙にCMYを塗ることは、等価的にCMYの光源があると考えれるので、結果は白色になる。

確かに等価的CMYの光源はあると考えられるけれど、その光量を減らす（反射しない）のが黒い紙。
色は白だろうけれども光が知覚できないから黒く見える、ということになります。

色の混色について

当方、グラフィックデザイナーですので、その経験で知っていることだけを書きます。

＞つまり、色そのものが光源から直接出ており、（色つけのためにフィルターをかましてるのかも知れませんが、減衰がそこまで深刻でない？）

カラー印刷にはCMYKのインクを使うプロセス印刷と求められている色のインクを使う特色印刷があります。

＞光源→インク（フィルタ）→紙（白色）→インク→目という経路

> 結局、インクや紙で反射や、透過したあとの光については、色光の加法混色が成立しますよね？

減法混色はインクなどの混色になります。

読解力がないので、長文の割に何を言いたいのか分かりません。

補足を拝見しました。

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