色相環について

Question

かなり前から疑問に思っているのですが、解決できないためお尋ねいたします。
赤外から紫外の間に存在する可視光は、
波長を物理量としておおよそ700～400nmに直線的に並んでいますよね。
”https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%AF%E8%A6%96%E5%85%89%E7%B7%9A#/media/ファイル:Linear_visible_spectrum.svg”

一方で、色相環というものが存在します。
”https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%89%B2%E7%9B%B8#/media/ファイル:HLSColorSpace.png”
こちらは、光の三原色といわれるRGB（レッド･グリーン･ブルー）と、
それらの2次色（混色）となるYCM（イエロー･シアン･マゼンタ）を含みながら
環状になっています。

光では波長という物理量で直線的に並んでいたものが、
色では長波長側の赤と短波長側の紫がくっついて、なぜ輪で説明できるのでしょうか？
色相環は、単に色を環状に並べただけで物理的な意味はないのかもしれませんが、
色相環では2次色や補色などさまざまな説明が成り立ちます。
光そのものの色と、反射光として認識する色の違い？　でもだから何？
どう理解すればよいのでしょうか？

どなかた分かりやすくご説明いただけると助かります。
ネット上の参考情報もご教示いただけたら幸いです。
よろしくお願いいたします。

Tacosan · Accepted Answer

色相環はヒトの認知における「色」のつながりを表す. ヒトの場合, 色覚のもとになる「フォトプシン」というたんぱくしつのうち波長の長い光に反応するやつが一番短い方の光にも反応するので, 結果として
青～紫～赤
というつながりを生じる.

yos1912 · Answer

スペクトルの色(単色光)は、色と波長は１対１で対応しています。さらにいうなら、人が感じることができない波長もあります。たとえば、赤外線や紫外線がそうです。スペクトルの両脇にこのような光の領域が続いています。
　虹でいえば、基本的には赤から青の色はその波長の光しかやってきていませんからスペクトルの色と言えます。当然見えていないのですが、赤外線や紫外線が光っているところもあります。実際には過剰虹のようにいくつかのスペクトルがずれて重なったというものもあります。(前回回折によってできると書きましたが干渉の誤りです 訂正します)

これが人の眼に入ってきたときには、どういうことになるかは黄色の光を例に書いたとおりです。錐体細胞の反応をみると単色光でも２種類の細胞が感じることがあり、その比率でどのような色に見えるかが決まっています。
　人が感じる色の中には、単色光では起こりえないものもあります。ＲとＢが同時に反応するという現象です。このためにスペクトルではＲ－Ｇ－Ｂしかなかったものが、Ｂ－Ｒまでつながるようにみえます。

ところで、ＣＤの分光器のスペクトルは写真のように見えていましたか。いくつかの色に分断されているように見えます。カメラの撮像素子が、ＲＹＧＣＢの５色で感応域の幅が狭い素子を使っているとするとこのように写ると考えられます(Ｂは紫っぽい色で発色しているのかな)。
　フィルムカメラの頃は、フィルムメーカーによって感光材の感度特性が違っていて色の再現性が異なっていました。錐体細胞と感光剤や撮像素子と置き換わるとどうなるのでしょうか。

Tacosan · Answer

「物理的な光」と「人間の感覚がとらえた光」とを区別すればよいだけではないかなぁ.

yos1912 · Answer

虹の紫色については、話が別のところに飛びそうなので避けるつもりでいました。ネットで書かれている場所はみつけていませんが、大別して２つあります。
　一つは、wikipedia　の錐体細胞の感度図で、４００nm付近でＲの感度があがっていることが原因とするものです。Ｂ自体も下がっているのでどれほどはっきり見えるのかは疑問です。青と紫(昔は菫といっていた)との間に｢藍(青が暗くなった色)｣がはいっています。
　２つ目は、虹内の回折のよるものという説です。これ以上詳しく書かれているサイトは見つけられていません。この説については写真を見てもらうと明らかだと思います。過剰虹という現象です。自サイトには、このあたりの考察も含めて記述していますが、はっきり検証したわけではないので紹介は省略させていただきます。

Tacosan · Answer

色相環で見ると緑の反対側にマゼンタがあることから, 緑の補色がマゼンタになる. つまり
白色光 - 緑 = マゼンタ
ということになるんだけど, これは
白色光から中間の波長の光を取り除いて「長波長の光と短波長の光を残す」とおよそマゼンタになる
ということを意味するから, 「単色光としてのマゼンタ」は存在しない.

色の表現方法としては CIE 1931 色空間
https://ja.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_%E8%89%B2%E7%A9%BA%E9%96%93
というものもあって, これを使うと「単色光として存在する」かどうかも判定できる.

Tacosan · Answer

各種オプシンの吸収特性は
https://en.wikipedia.org/wiki/Photopsin
な感じ (縦軸はそれぞれのオプシンごとに正規化されているので, 異なるオプシン同士では比較できない). ここで blue と violet を比較すると, (長波長に反応する) 赤オプシンでは blue よりも violet の方が吸収が強く, 一方 (短波長に反応する) 青オプシンは逆に blue の方が violet よりも吸収が強い (緑オプシンはだいたい同じ反応). その結果, blue～violet～red という色の変化が
赤オプシンの反応は強くなり青オプシンの反応が弱くなる
という一貫した傾向で説明できてしまうので, 青～紫～赤が色相環でつながっている.

一般に「各オプシンの反応が同じであれば結果として同じ色と感じる」わけなので, 赤と青をてきとうに混ぜれば紫と認識させることもできるし, あるいは
青と黄色をうまく混ぜることで白を作る
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%99%BA%E5%85%89%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89#%E6%93%AC%E4%BC%BC%E7%99%BD%E8%89%B2%E7%99%BA%E5%85%89%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89
ことも可能.

yos1912 · Answer

ＲＧＢの３種類の錐体細胞(以下錐体細胞は略します)は、波長の長い光から順番に反応していきます。たとえば黄色の波長の光がやってきたときには、ＲとＧのがほぼ同じくらい反応します。黄色の光ではなく、赤と緑の光が同じ強さでやってきた時もおなじような反応をしますから、黄色に見えます。
　Ｂが反応する波長より短い波長の場合は、基本的にはＲは反応しません。さらに波長が短くなればＢも反応しなくなります(黒になる)。スペクトルが一方的なのはこのためです。
　ところが、Ｒの光とＢの光が同時にやってくることもあります。この時はＲとＢが反応して紫色に見えます。これが色相環に紫色が含まれる理由です。
　虹の色に紫が含まれる理由については諸説あります。少なくとも、分光器で作る虹にはマゼンタから赤に近い色は見えないと思います。

yhr2 · Answer

「物理、波動、波長（振動数）」ではなく、「人間の感覚」だからです。

色相環について

スペクトルの色(単色光)は、色と波長は１対１で対応しています。

「物理的な光」と「人間の感覚がとらえた光」とを区別すればよいだけではないかなぁ.

虹の紫色については、話が別のところに飛びそうなので避けるつもりでいました。

色相環で見ると緑の反対側にマゼンタがあることから, 緑の補色がマゼンタになる. つまり

各種オプシンの吸収特性は

ＲＧＢの３種類の錐体細胞(以下錐体細胞は略します)は、波長の長い光から順番に反応していきます。

「物理、波動、波長（振動数）」ではなく、「人間の感覚」だからです。

色相環はヒトの認知における「色」のつながりを表す. ヒトの場合, 色覚のもとになる「フォトプシン」というたんぱくしつのうち波長の長い光に反応するやつが一番短い方の光にも反応するので, 結果として

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