Chromaticity change due to dye concentration and color vision characteristics: spectral calculation and image analysis
Publicly Offered Research
| Project Area | Analysis and synthesis of deep SHITSUKAN information in the real world |
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| Project/Area Number |
23H04348
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
鯉田 孝和 豊橋技術科学大学, 次世代半導体・センサ科学研究所, 准教授 (10455222)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 色覚 / 分光スペクトル / 視覚 / 心理物理学 / シミュレーション / 分光分布 / 光学シミュレーション / 心理物理実験 / 分光計測 / 色素 / ランベルト・ベールの法則 |
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| Outline of Research at the Start |
物体表面で色はどのように分布しているのだろうか？一様にみえる物体であっても色は分布しており、その分布は概して明度と彩度方向に広がっており、色相変化は少ないと考えられてきた。しかし、透明性をもつ物体に注目すると、色相方向に独特の分布を持つことが分かってきた。本研究では、色相変化をもたらす光学現象について画像計測と分光測定を通じてその理論的背景を明らかにする。ここで挙げる理論とは色素濃度による色度変化であり、分光シミュレーションによって再現性を確かめる。さらに再現した色グラデーションを画像として観察することで、どのような色や質感がもたらされるのか心理評価を行い、色相変化のインパクトを評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
物体の色度分布を計測すると、概して白から特定の有彩色までの線状の軌跡が得られるが、その軌跡は曲線を描くこともある。曲線になりやすい素材には、透明性があり層構造を持つものが多かった。例えば葉物野菜や花びら等である。この背景となる光学現象は、光が色素を透過するに応じて色が濃くなるランバート・ベール則であり、色素の濃度、色フィルタの膜厚、凹部での相互反射などで顕著になると予想される。また、得られた曲線軌跡には一貫した傾向があり、オレンジ付近の色相をとりあげると、薄い黄色がオレンジ、そして濃い赤へと向かう傾向であった。色度全体では任意の色相の色が濃くなるにつれて最終的に、赤、緑、青のいずれかに集約される軌跡であった。またこれらの曲線は等色相知覚の曲線軌跡として広く知られるアブニー効果とよく一致しており、人間が自然界の色分布を学んで色相知覚を校正している可能性が示される。
次に、シミュレーションから得られた色度の変化をグラデーション画像として生成し、その見た目を評価する心理実験を行った。曲線軌跡との比較対象として直線の軌跡を用いた。直線の軌跡は矩形波の分光分布から得ることができる。曲線と直線の色軌跡ををグレースケール画像14種に適応し、両者を一対比較してよりリアルに感じる方を選択する課題を被験者に課した。その結果、曲線軌跡をリアルに感じる傾向は透明度の高い物体画像に適応した場合顕著であることが分かった。これは並行して行った透明感評定との相関解析によって明らかになったものである。この相関は、物体の素材ごとに色相知覚が組み合されて学習していることを示唆する点で深奥質感の理解の貢献として意義深い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、自然物体の色度サンプリング、理論シミュレーション、色の見えの評価実験を行うことができたことから、おおむね順調であると判断した。特に、透明度の高い物体に本理論の色分布を適応した際にリアルに感じられるという実験結果は、理論の光学的背景とよく一致している点で意義がある。
ただし、色の見えを評価するための曲線および直線軌跡となる色グラデーションの生成には大きな困難があることが分かってきた。まず第一に、シミュレーションによって色分布が顕著な曲線を描くのは、概して色度図上の彩度の高い領域であり、一般的なディスプレイの色域では表示可能な範囲を超えていることが多く、刺激の表示に問題がある。次に、比較対象として直線軌跡となる分光分布を生成するにあたって、曲線軌跡のどの点を参照点として白色からの直線を描くのかに選択の余地がある。また直線軌跡を描くための矩形波分光分布には彩度方向にも自由度がある。矩形波の透過率として強度100%/0%の分布を用いると、濃度変化によるべき乗計算をしても色度はつねに一定となってしまうなどの問題もある。
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| Strategy for Future Research Activity |
色の心理実験について進捗状況に記載した問題点（色域と色の設定方法の自由度）について、以下の方法を検討している。曲線軌跡がディスプレイの表示色域限界に到達する点を参照点として設定し、白色点からの曲線軌跡を用いるとともに参照点から先の色変化は停止することで、表示色域の問題を解決する。参照点を通る直線軌跡として矩形波の透過率として、100%/0%とはならない中間強度の矩形波をもちいることで、白から参照点までの色分布を作り出すとともに、十分にべき乗すると黒になるグラデーションを作成する方法を用いる。本手法によって物理的に生じうるが曲線と直線となることなるグラデーションを作成することができるだろう。
また、上記の心理実験では心理評定としてリアルさを用いた。これは色相知覚を直接評価することになっていないという問題がある。そこで今後はより直接的に等色相に感じられる色相の探索を行うこととする。曲線軌跡と直線軌跡の両者を基準として色のグラデーションを内挿・外挿することで様々な色変化を作り出す。被験者はこれらのグラデーションの中で最も等彩度に感じられるグラデーションを選択する。この実験によって、等色相知覚として知られるアブニー効果との類似度を直接評価することが可能になり、光学現象と知覚現象の対応関係が明らかになることが期待される。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
