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少イ左の部屋_

ドット絵とゲーム制作など


色相環がつながるのはなぜ?  

雑記です。

色相環↓ってニュートンのころから提唱されてるんですけど、
本読んでて紫(380nm~)と赤(~780nm)って波長に隔たりがあるのに、
何でここだけつながるの?っていう疑問がわいたものの、
明確な回答が見つけられておらず、モヤッとしているという話。
sikisoukanb.png

これについてもうちょい具体的に何が違和感があるかを書く前に
前提となる話を少し説明します。



■そもそも色覚はどこで始まるか

物体に光が当たり、その物体の素材に応じて一部の光は物体に吸収され熱などに変わります。
で、残りが反射して網膜に入ってきます。
あるいは、光が物体に反射することなく直接網膜に入ります。

↓ヒト網膜の断面のイメージ。上が瞳孔で下が眼底。
momaku2.png

生物種によってかなり構成が変わりますが、人の場合は大体こんなかんじで、
上から光が入ってきて、ごちゃごちゃある細胞群を光が抜けて、
黄色い色素上皮層の上にある「視細胞」で光が検出されます。

「視細胞」は明暗検出に優れる桿体細胞と、色検出に優れる錐体細胞の
2種類があります。絵だと赤青緑で描いているのが錐体細胞。

これらは明確に「赤」とか「青」とかを検出するわけではなく、
これらの細胞に含まれるロドプシンというたんぱく質が吸収する色を検出します。
このロドプシンはオプシンというたんぱく質と、レチナールという色素で構成されていますが、
光の波長によって反応が変わるのはオプシンのほうです。
で、この吸収する色の波長は結構幅があります。

下グラフは霊長類の3種のオプシンの反応について、最大量を100として縦軸を取り
横軸に光の波長を置いたものです(クリックで引用元へ)。

g2.jpg

Sが青に近い色に反応する錐体細胞のオプシン
Mが緑に近い色に反応する錐体細胞のオプシン
Lが赤に近い色に反応する錐体細胞のオプシンです。
結構波長の幅が広いんですよね。

緑と赤がすごく近いですが、
進化の過程では紫外型・青型・緑型・赤型 → 青型・赤型 → 青型・緑型・赤型に変化したと
考えられていて、いったん青赤型になったところから赤が分化して緑ができたので
距離が近いといわれています。
理由は陸上の緑や果物の赤を見分ける必要が生じたとかそういう想定。



■錐体細胞で検出されたRGBをダイレクトに脳で認知するの?

これは色覚の初期部分のイメージですが、網膜錐体細胞で検出された
だいたい「赤」「青」「緑」に分けられた信号は、網膜のもうちょい瞳孔側にある
細胞群において加算・減算されて、「輝度」「赤-緑の差」「青-黄の差」に反応する細胞に変わります。

hantai.png

ここの加算減算が行われることで、色に関する信号的には
「赤緑細胞のうち赤の反応が緑より多いと反応する細胞」→赤
「赤緑細胞のうち緑の反応が赤より多いと反応する細胞」→緑
「青黄細胞のうち青の反応が黄(赤+緑)より多いと反応する細胞」→青
「青黄細胞のうち黄(赤+緑)の反応が青より多いと反応する細胞」→黄
の4つの信号に変わり、この後の大脳側で処理に繋がっていきます。

ポイントはあくまで「赤と緑の差」「青と黄の差」に反応し
「赤」「緑」「青」「黄」それぞれに反応するわけではないという点です。
赤と緑、あるいは青と黄が同時に知覚されず、
「赤っぽい緑」や「青っぽい黄」といった補色を組み合わせた感覚がない、
いわゆる「反対色」という感覚が細胞の回路構成でできているという話です。

Thomas YoungやHermann von Helmholtzは赤緑青の3原色で色が作られるという説だったのに対し、
Ewald Heringは赤緑青黄の4原色じゃね、という説を唱えたんですが
解剖学的にはどっちも正しいことになります。



■色相環の話は?

で、ようやく戻ってくるんですが、
この補色関係にある4つの色同士を足し合わせることで
橙、黄緑、青緑、紫などの感覚が得られるわけで
「赤緑細胞のうち赤の反応が緑より多いと反応する細胞」→赤
「青黄細胞のうち青の反応が黄(赤+緑)より多いと反応する細胞」→青
が同時に反応する状態、が紫を認識する状態で、
錐体細胞で言うと赤と青を検出するやつが同時に反応する状態が紫ということです。

hantaisyoku.png

でもこれ
「紫(400nm)が網膜に入った状態」と
「青(480nm)と赤(700nm)が同時に網膜に入った状態」
の感覚が同じっていうことですよね、
平均ですらないんですよね。よりエネルギー的に高いものと誤認するっていう。
当初の私の疑問である色相環がつながるのはなぜ?っていうのは
この紫の感覚が同じになるのはなぜ?という疑問です。


■個人的な解釈

上でオプシンのグラフをのせましたが、
短波長の領域においては青だけでなく赤や緑にも
若干反応するんですよ。

紫を認識する時って400nmあたりなので
・S(青)が最も反応する
・L(赤)が反応する
・M(緑)が最も反応しない
状態ですから、
「青黄細胞が青を返す」
「赤緑細胞が赤を返す」
状態ですよね。

一方で赤の光と青の光を同時に網膜に入れると
これと同じ状態になるので、感覚的に同じであると誤認するのではないかと。
なので色相環がつながる理由はLのオプシンが赤領域だけでなく、
短波長の紫に近い領域でも光に反応するからでは??と
想定しているんですが、どうなんでしょうね。

ネズミならともかく網膜錐体細胞の反応を細胞が生きたままパッチクランプなどで計測するのって
その網膜提供するヒトどっから連れてくるの??っていう理由で
かなり難易度が高いはずで、ざっと調べた時に死んだ人の網膜から取り出した
オプシンの光への反応は論文が出ても
網膜視細胞の霊長類のスパイク数とかが見つけられなかったのは、手法の難易度のせいかと思うのですが、
もしかしたら細胞から計測しているデータもあるかもしれないです。
そっちのほうが確実なことが言えるとは思うのですが・・教えて詳しい人・・。

ちなみに色相環の同じ疑問を持った人は国内外で結構見かけて、
私と同じ解釈の人はいたんですが視覚の研究者ではありませんでした。
一番多いのは「色相環がつながるのは色相環をそう設計したから」
「赤と青の波長に差があろうが人が設計した仮想区間のような話なので関係ない」といった
議論そのものをしない回答でした。




■補足

今回は網膜の話か書いてませんが、
色の情報は網膜→視床下部→大脳皮質一次視覚野に流れます。
左の視野の情報が右脳、右の視野の情報が左脳で処理されます。
nou.png

そのあとは二次視覚野→四次視覚野→下頭側皮質に流れる腹側視覚経路を通り、
最終的に色が見えてるわーという感覚を得ることになります。

色なんて網膜視細胞で検出できてるのになんでそんな経路へるの???っていう話なのですが、
水彩錯視だと輪郭部分にだけ色が塗られていると中まで塗ってあるように錯覚する
色の同化だと同じ色でも隣り合う色の情報によって異なる色に見える
わけで、こうした錯覚から推察すると、純粋な絶対値で色を感じているのではなく、
隣り合う色同士を比較して色を感じているとか、
見えた図像を地と分離して輪郭線の情報から図像全体の色を推察するとか、
結構いろんな処理をしないと我々の視覚って構成できないみたいです。

このあたりは
バッハ先生の趣味サイトで錯視をやってみたり、北岡先生の吐きそうな錯視を見たり、
視覚科学を読んだりすると、さわりはわかるかと。

Posted on 20:19 [edit]

category: 雑記

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8月のドット絵練習  

中旬まで哺乳類打っていたのであまり量はないが、
またこまごましたトライアルをなるべく毎日やる周期に戻したい。

8/15
snap2021-08-15-14-44-32.png

前からMagicavoxelが使ってみたかったので
ハーブのドットを立体化してみた。
ソフトが非常に軽く、パレットの設定も画像で取り込ませればめちゃ早いし、必要最低限の機能が全部あるので、ドッターには非常に良いかと思います。もっとシンプルな形のもので練習したほうがきれいにできると思うが、結局3Dで作ったものをどうするの?ポスターにするの?立体物作る際の下書きに使うの?と、ここから発展させる方向がまだ思いつかない。


8/16
animalline.png

この動物、マスキングテープの試作をしようと思って業者に入稿しているが、もっとシンプルに白黒のほうがマステとしては使いやすいのではないか・・という気がして、ちょいアウトライン化した。
いろいろ試したがネズミの形が一番良い。デザインに使うならもっともっと小さいサイズで打ったほうがいいなぁ。


8/17
hotoke (1)

hotoke (3)

イラレのライブトレースをうまく使うと結構面白いんだよね、っていう練習。顔部分の感じは好きだが。



8/18
snap2021-08-18-17-55-03.png

magicavoxelで普通に2Dドット絵を作ってしまい、ガラスとか光源とかだけをエフェクトで入れると、ドット絵にフォトショで効果入れる感じが簡易的にできていいんじゃないかというテスト。
ネオンとかランタンとか焚火とか、ドットで光ってる感じを出すのもいいが、後でこうやって加工したほうが、印刷物とかポスタ向けにはいいんじゃないかと思った。というか全ドットだとディスプレイ表示以外で使いにくい。


8/19
仕事が忙しかったので休み。貧血なのか鼻腔に鉄のにおいがする。


8/20
bat3x.gif

哺乳類ドット、コウモリの研究をされている方がリツイートしてくれたのが非常にうれしかった。
鳥ドットもそうだが、普段あまりピックアップされないものを本気で好きな人に気に入ってもらえるのはありがたいし、時間かけて良かった感がある。

とうことで動きの勉強がてら打った。


8/21
風景ドット習作。

8.png

ドットでやるならこのくらい解像度落とさないと使いにくいな。



8/22
ASCII文字でのグラフィック作ったことなかったので練習。

ascii.png


8/23
「ラフなドット」をイラレで再現したなぁと前から思っていたので、またネズミを使ってテストした。

mouse training pt1
mouse training pt2



このラフな格子で作ったドットは結構印刷にも耐えうるように思う。
ほかの丸っこいのも結構かわいい。

8/24
油彩ドット化の習作。ハンマースホイ。

hammer.png
これいったん細かい四角形単位に分割してから適当に範囲を結合していったほうがうまくできる気がするな。

このような油彩を書いている人がいたので、アナログで耐えられるドット風の絵ってどういう特徴?と思って練習した。ただやはりデジタルにしちゃうとのっぺりして駄目だな。油彩の立体感やむらが情報量を増やしているように思う。あと線も細いほうがメリハリがついて良い。


8/25

蛾。
moth1.png
moth2.png
moth3.png

twitterにはこれをもう少し加工したものを上げた。色の間に細かくアウトラインを取ったやつ。
蛾、なかなか面白いね。虫嫌いだけど。

Twitterにあげたものは昨日のハンマースホイの流用しつつ、ニドット、四ドット、六ドット正方形が混在するという打ち方。
割と面白いとは思うが、見た目のドット感が薄いので、一般的に人気が出るかは謎だな。

明日からは造形ではなく色彩の勉強をまたちょっとやりたい。


8/26
継時加法混色の実験ができるかテスト

ctwin1.pngctwin2.png
この2枚を高速で入れ替えることで混色を知覚できるか(そういった効果が出るか)が試したかったのだが

colortwincle.gifctwin3.png
ブラウザによってgifの再生速度の最低値に制限がかかることを忘れていた。
17ms程度で入れ替えると割と右側に近い感じにはなってくるんだが、webで表現するときには使えないなこりゃ。

8/27
めちゃ仕事

8/28
視覚の記事書いてました

8/29
体調不良

8/30

gatest1.png
蛾柄キャラ練習。
この2倍くらいでもっとまじめに顔かけって言われた。




Posted on 11:19 [edit]

category: ドット絵

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哺乳類(完成)  

できたー。
アニメにするだけなら1日で終わるでしょう、と見積もったしょさ氏は反省すべき。

mammmals5x.gif


↓全体画像
mammals.png


和名入れてざっくり説明文をつけたものをHP用に作りたい気持ちがまだあるが、いったんここで区切ってアップする。

Posted on 14:01 [edit]

category: ドット絵

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哺乳類進捗2  

とりあえず静止画は打ち終わった

a3.png

ここから2コマアニメにする。
あとHP用に各哺乳類の説明文をつけてアップする。
あと2日くらいかな・・

Posted on 23:17 [edit]

category: ドット絵

tb: --   cm: 0

哺乳類進捗  

前回の投稿の後、1日15匹くらいのペースで進めているので、結構埋まってきた感ある。

ani2.png

あと45匹。

いつもながら描いていると非常に勉強になる、というか知らないことが多かった。
・魚を取るブルドックの顔をしたコウモリがいる
・陸上を歩く蝙蝠がいる
・手が吸盤状のコウモリがいて、逆さではなく頭を上にして葉っぱに張り付く
・ジュゴンやマナティーはベルーガなどとは全く別系統
・鯨、いろんな顔のやつがいるが、歯で濾しながらプランクトン吸うやつと、
 一旦口に水を含んでから、濾しながら水吐くやつなどがいて、
 それぞれの方法に特化した結果そういう顔になっただけ
・鯨、吹いた泡で魚を追い詰める漁をするやつがいる
・アマゾン川にピンクのイルカがいる
・マッコウクジラ、英名が精液鯨。脳蝋が精液に似るため
・ネズミクイと言うからには猫みたいな見た目なんだろうと思って調べたらネズミ
 しかもフクロネコ科なのに見た目がネズミ

面白いねぇ

Posted on 19:55 [edit]

category: ドット絵

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