色と数字の関係
世の中には、”色のついたもの”がたくさんありますが、大きくわけて、電光掲示板、ネオンライト、テレビなどのような”自ら光を発することができるもの”と、カラー写真、絵本、雑誌のカラーページなどのように”光を発することのないもの”に分けることができます。たぶん後者の方がはるかに多いとおもいますが、その色は、太陽や照明からの光がものに当たり、その反射光が目に入ることで得られるものです。
このように、色には基本的に２つ構成法があり、それを加法混色（色の光を混合する方法）と減法混色（色のインクを混合する方法）といいます。それでは、まずこの２つの方法をご説明したいとおもいます。
【加法混色と減法混色】
最近、新幹線など、電車内でも電光掲示板をよく見掛けるかと思います。その光には赤と緑と黄の３色がありますが、実は、赤と緑の２つの発光ダイオードという素子によって、３種類の色を表現しているのです。
その原理は、適当な強度の赤と緑の光を混合すると、黄色を生む波長の光が存在しないにもかかわらず、黄色に見えるという光の性質を利用しています。
この応用は私達の家庭にあるテレビにも見られるように、どんな色合いも、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の光の微妙な混色によってつくることができるのです。この３つの色のことを『加法混色の３原色（または光の３原色）』といいます。また、色の光を混合する方法を加法混色といい、テレビのブラウン管などディスプレイは、真黒な画面に赤、緑、青の光の３原色を加えているのです。
左図のＲＧＢカラーモデルをご覧頂くと分かるように、３色を平等に混合することで白色の光を得ることができます。
このような白色光の性質を科学的に研究した最初の人はアイザック･ニュートン（1642〜1727）で、彼は1666年に太陽光を三角形のガラスのプリズムに通すと虹の７色の光線に分かれることを発見しました。1704年に発表した『光学論』で、彼はこれをスペクトル（分光）と名付け、それを赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の７色であると定義しました。また、彼はスペクトルをプリズムに通すと、元の白い光に戻ることも発見していましたが、白色光はただスペクトルの３色（赤、緑、青）の部分を混ぜるだけでできることが発見されたのは『光学論』から１世紀も後のことでした。
また、さまざまな２色の純粋色を混合することで、白色光に見える光をつくりだすこともできます。このような２つの純粋色の組み合わせを補色とよび、青と黄、緑と青、赤と緑、緑と紫などの組み合わせがあります。
日常生活で目に入ってくる色のほとんどは、白色光の部分的な吸収によってその色に見えるのです。すなわち、ほとんどの物体の色をつくっている色素は、白色光の特定の波長を吸収して、その他の波長を反射したり透過することで、吸収されない光による色の感覚を生みだしているのです。
【減法混色】
加法混色の３原色の光を吸収する色のことを、『減法混色の３原色（または色の３原色）』といいます。減法混色は、混色をすると、入射光から特定の波長成分だけが吸収されます。結果として反射光の色を見ることになります。
例えば、シアンの染料に赤の光をあてると目には黒く見えます。これは、シアンの染料が赤の光を吸収することによって起こる現象です。
白色光が当たったとき、スペクトルの赤の部分をシアン（Ｃ；青緑）が、緑の部分をマゼンタ（Ｍ；赤紫）が、青の部分を黄（Ｙ）が吸収するので、減法混色の３原色は、シアン、マゼンタ、黄の３色になります。
また、ＣＭＹでは厳密な黒ではなく非常に濃い茶色になることから、黒を実際のインク印刷で表現することが難しいので、黒色(Ｋ←ＢＬＡＣＫのＫ)を足してＣＭＹＫとしています。（左図のＣＭＹＫカラーモデル参照）
印刷物の場合は、緑と青を混ぜてシアン、赤と青を混ぜてマゼンタ、赤と緑を混ぜて黄をつくり使用します。理論上は、シアン・マゼンタ・黄のインクの量によって、すべての色を表現する方法ことができます。雑誌のカラーページでは、シアン・マゼンタ・黄・黒のインクを重ねて印刷し、自然の色合いに近い色彩を紙の上につくりだしているのです。ただ、加法混色法が「三原色の要素を増やすほど色が明るくなる」というのに対して、減法混色法は「三原色の要素を増やすほど色が暗くなる」ので、混色の仕方には少々慣れが必要です。
例えば赤を増やしたい場合、ＲＧＢならばＲを増やすだけでよいのですが、ＣＭＹＫでは赤に近いＭを増やすのではなく、Cを減らし、ＭとＹの相対比を高くすることで得られます。
ドイツの版画家ジャコブ・ル・ブロン（1667〜1741）は、1730年に光を構成している色と塗料に含まれている顔料の違いに気付きました。彼は、原色である赤、黄、青の３種類の顔料からどんな色もつくれることを発見しました。また、混ぜる顔料の種類が多くなればなるほど光は余計に吸収され、塗料の色はそれだけ暗くなること、すなわち、光と逆のことが起こることを発見したのです。
【色情報のデータ管理と色表示の仕組み】
ここ数年，パソコンの画面表示能力は急激に向上しました。私が最初にパソコンを購入した１５〜６年前は、その表示色は８色で、その後１６色、２５６色となり、今や１６７７万色を表示できる機種が、当たり前のよう販売されるようになっています。人間の目では判別できてもせいぜい７５０万色程度であると言われているので、逆に考えると人間の限界を超える色を表現することが可能になった訳です。
さて、それでは色情報のデータはパソコンの中でどのように管理されているのかを簡単な例とともに見ていくことにしましょう。
BASICプログラムを組んだことのある方は、色を指定するときに赤が”２”であるとか、黄が”６”であるというのをご存知であると思いますが、それがなぜなのかということについて考えたことがありますでしょうか。実は、下の『１×３ビットカラーコードの表』のように、これらの色を指定する番号（カラーコード）は一見でたらめのようにみえて、ある規則にしたがって決められています。ただ、カラーコードは１０進数表示されていて、これでは気付きにくいので、２進数表示に変換してから考えることが必要です。０（１０）〜７（１０）の数値は、０００（２）〜１１１（２）表に対応し、表のように緑、赤、青の混合量に対応しているのです。この場合は、３原色を”混合するか”または”しない”かの２ビットの情報ですが、以上の説明は８色の場合です。
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１×３ビットカラーコード
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８×３ビットカラーコード
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【フルカラーでのパソコンディスプレイの発色の仕組み】
右上の、『８×３ビットカラーコードの表』のように、さらにＲＧＢ３原色の混合する割合を細かく分ければ、それだけ多くの色を表現することができます。１ビットでは混色するか、しないかでしたが、８ビットでは０から２５５までの割合で混色をすることができます。
コンピュータの世界で「フルカラー」といわれているのは、ＲＧＢの強さを表わすためにそれぞれ１バイト（８ビット）のメモリを割り当て、（２8＝）２５６段階の色を表現できます。Ｒ、Ｇ、Ｂの強さはそれぞれ独立して変化するので、表現できる色の数は２５６×２５６×２５６＝１６,７７７,２１６色となります。すなわち、フルカラーの場合、各色が２５６階調で表現され、約１６７０万色の色数を表現できます。
パソコンディスプレイのカラー発色は、ＲＧＢ（赤、緑、青）各２桁、計６桁で指定する仕組みになっています。
ＲＧＢそれぞれの値は各０〜２５５までの２５６段階の値を取り、設定には１６進法(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F)を使います。
すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれを00〜FFまで指定できるわけです。
右の『ＲＧＢフルカラー（８×３ビット）カラーチャート』をご覧ください。例えば、ＲＧＢそれぞれの値を最小値00にすると「000000」で、表示されるカラーは黒になります。また、ＲＧＢそれぞれ
の値を最大値FF(10進法で255)にすると「FFFFFF」、表示されるカラーは白になります。
ＨＴＭＬでは背景色とか文字色、リンクカラーなど色の指定をする場合、この色の数値に＃を付けて指定するので、実際には「#000000」とか「#FFFFFF」の様に指定する事になります。
さて、１６７０万色を表現できれば、ほとんどの人間の目には「無限の色」と区別ができなくなりますが、各々１６ビットを割り当てて、（２48＝）約２８０兆色を表現する場面も存在しています。
ただ、パソコンでは、色の異なる小さいピクセルをたくさん組み合わせて絵を表現していますから、例えば解像度が
６４０×４８０ の絵をフルカラーで表現したいときは、１ピクセルにつき３バイトで
３×６４０×４８０＝９２１,６００（バイト＝９００KB）のメモリが必要になりますので、パソコンの性能と色の最大表現可能数とは密接な関係があります。
パソコン画面に出ている画像を印刷してみたら、色の感じが違うという体験をしたことがありませんか？前述しましたように、画面で表されている色情報は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３要素で構成されています。プリンタで印刷する場合は、シアン、マゼンタ、黄（Ｙ）の３色（または黒（Ｋ）を加えた４色）で構成されています。
よって、画面情報のＲＧＢ情報が、印刷するときにＣＭＹＫ情報に置き換えられるため、画面で見た色と印刷された色とが違ってくるのです。さらにディスプレイもプリンタも個体差があるので、色の再現をさらに困難にしています。このため、コンピュータで扱う色を厳密に調整したいときには「ガンマ補正」という処理が必要になってきます。
マッキントッシュのコンピュータがウィンドウズ・パソコンが全盛のいまでもデザイナーなどに人気があるのは、ガンマ補正がＤＯＳ/Ｖパソコンよりも優れているところにあります。また、アドビ社のフォトショップのような画像処理ソフトでは、画像をＣＭＹＫモードに変換できるので、画面上で印刷結果に近い色を見ることもできます。
【その他のカラーコードの利用例】
それでは、工学の研究に興味のある方のために、最後に抵抗器のカラーコードについてご説明しておきましょう。
【抵抗値の見方とカラーコード表】
抵抗器の抵抗の値はカラーコードで表されることが多いのですが、高校までの教科書では学習することがないので、ご存知でない方も多いと思います。カラーコードは抵抗器に右図のような４色帯の表示の場合、第１色帯から第４色帯まで順に色分けして表されています。
それでは、図の抵抗とカラーコード表を照合して抵抗値を求めてみましょう。
右図のような４色帯の表示がされている抵抗器の場合は、最初の２本が抵抗の主値、第３の色帯が乗数、
第４の色帯が許容差（精度）を表してます。例えば、帯の色が右図のように, 赤・青・茶・銀
であれば、赤が２、青が６、乗数が１０、許容差が１０％なので、
２６０Ω±１０％となります。
より精度の高い抵抗の場合は５本の色帯で表され、第３色帯までが主値を表し、第４の色帯が乗数、第５の色帯が許容差を表します。
ドイツの著名な文学者ヨハン・ヴォルフガング・ゲーテ（1749〜1832）は、1810年に『色彩論』を発表し、そこで先のニュートンの著書『光学論』に対して反論をしました。ゲーテは、黄の日光が深い紫色の影をつくることを観察するなどの経験から、色は明暗によって作られると考えました。
例えば黄は白が暗くなって最初にできる色であり、青は黒が明るくなって最初にできる色であるとしました。
基本的に『太陽光のもとで見ることのできる色は６色（青、赤、黄、緑、紫、橙）だけである。』としたのですが、物理的に実証された理論ではありませんでした。しかし、後の芸術家や理論家に大きな刺激を与えたことは意味のあることとされています。
その他にも、国々の文化の違いからか、虹の色は日本では７色として、常識化されていますが、メキシコは３色(上から緑・黄・赤）ドイツは５色、アメリカは６色という風に認識されています。
毎日着る服や家の内装など、色は私達の日常生活と深い関わりをもっているわけですが、デザイナーなど、色に関係する職業についている人以外は案外色の事について知らないものですよね。
前述したＲＧＢやＣＭＹＫの表現の他に、ＨＳＢという要素も存在しています。Ｈの色相、Ｓは彩度、Ｂは硬度のことで、この３種の値で色を指定します。本当に色理論の奥深さを感じてしまいます。