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異なるデバイス間で色が異なって見えるのはなぜですか?

2018/05/15

一般的に、すべてのエレクトロニクスから同じ色が生成されると誤解されています。特に、同じブランドおよびモデルのデバイスでそう考えられています。しかし、上記の説明は当てはまらないことがしばしばあります。実際に写真が違って見える原因は何だと思いますか?

一般的に、すべてのエレクトロニクスから同じ色が生成されると誤解されています。特に、同じブランドおよびモデルのデバイスでそう考えられています。しかし、上記の説明は当てはまらないことがしばしばあります。これは簡単な実験で説明されます。同一の画像を2台のディスプレイに表示して並べて配置すると、図1に示すとおり、画像が同じに見えないことが95%以上あります。ディスプレイは同じブランドで同じモデルである必要はありませんが、説明のために同一のディスプレイの4つの画像を使用しました。

同じ種類のデバイス上で異なる色

図1:同じ種類のデバイス上で異なる色

この現象を目の当たりにするもう一つの場所は、あなたが新しいテレビを買っているときです。ほとんどの人は大規模な電気店に行き、展示されているテレビの間で決定します。その際、最も魅力的な色や画質(または価格)のテレビを選択します。どのディスプレイが各メーカーによって強化されているかを視覚的に説明して、最高の画質と考えられるものを納品することは簡単です。この同じ原則は、ディスプレイ、プロジェクター、プリンター、その他多くの電化製品にも当てはまります。しかし、同じソース(店内やテレビの内蔵ディスプレイビデオで制作された放送)から送信された画像であるにもかかわらず、実際には異なる写真のように見える原因を考えたことはありますか?

製造元や店舗による色の設定の微調整のほか、異なるデバイスで再現される色が極めて異なっているように見える主な原因はほかに2つあります。第1の原因は、各種のデバイスの背後にある色混合理論が異なるためであり、第2の原因は主に量産のばらつきによるものです。

図2:(a)RGB着色光を使用して色を混合。 /(b)CMY着色剤を使用して色を混合。

まず、色混合理論について説明します。色混合には2つの方法があります。1つは着色光を使用するものであり、もう1つは着色剤を使用するものです。図2aは、色を混合するために赤色、緑色および青色の光を使用することを示し、図2bは、シアン、マゼンタおよびイエロー着色剤を使用することを示しています。図2aでは、赤色、緑色および青色の光を同時に加えると、白色の光が表示されます。赤色と緑色のライトを加えると、黄色のライトが表示されます。赤色および青色のライトを加えると、マゼンタのライトが表示されます。

これらのカラースキームについて言うと、シアン、マゼンタ、イエロー(図2b)は「プライマリーカラー」、赤色、緑色、青色(図2a)は「セカンダリーカラー」と呼ばれます。色は、フィルタリングされた光媒体を使用して素地の白色の反射を差し引くことによって生成されるため、この色の混合方法は「減法混色」と呼ばれます。逆に、赤色、緑色および青色ライトを加えることによって白色を生成することができるため、この方法は「加法混色」と呼ばれます。

違いは、「加法混色」で色を作成するために着色剤やインクを使用する場合は、紙やキャンバスなどの素地に着色剤やインクを塗布する必要があります。したがって、図2bの白色は紙やキャンバスの白色であると考えてください。これらのサーフェスで、シアンとマゼンタの着色剤を混ぜると、青色が表示されます。マゼンタとイエローの着色剤を混合すると、赤色になります。理論的にシアン、マゼンタ、イエローの3種類の着色剤を混ぜると黒色になります。

図3:加法混色系

図4:減法混色系

ディスプレイやプロジェクターに画像を表示するなど、デジタルで画像を再現する場合は、図3に示すように「加法混色」法がよく使用されます。図4に示すように、プリンタを使用して画像を印刷するなど、ハードコピー画像を再現する場合は、「減法混色」法が使用されます。加法混色系と減法混色系のセカンダリーカラーが正反対であることは容易に理解できます。両方の混色系で白色と黒色の生成には同じ考えが適用されます。したがって、ディスプレイやプロジェクターから作成された色は、混色方法の違いにより、印刷媒体上の色と異なることが予想されます。

異なるデバイスで生成される色に差異が認められる第2の理由は、量産のばらつきによるものです。これらの色を生成する方法はいろいろあります。図5では、一般的に生成されたディスプレイを例として使用しながら説明します。

図5:LCDパネルの主要素子

図5は、ディスプレイパネル内の主な素子を示しています。1つのパネルを作成する素子には、少なくとも10種類の層があります。主に色に影響を及ぼす主な素子は、次のとおりです。

1. バックライト

2. 偏光子

3. TFT基板

4. 液晶(LC)

5. カラーフィルターアレイ

6. カラーフィルター基板

材料および製造プロセスにより、各層の素子の量産方法が若干異なることが予想されます。この差異は、迅速な製造と合理的な価格設定のため、通常、素子当たり約5%です。品質管理のばらつきを、使用する素子ごとに2%に制限してみましょう。10層の素子では、パネル間のばらつきは15%〜20%に簡単に上がります。したがって、工場で調整や較正を行わずにすぐにパネルを使用すると、色はユニットごとに大きく異なることになります。これが、ディスプレイ、プロジェクター、テレビ、プリンターの典型的なケースです。

この記事によって、さまざまなデバイスで色が異なって見える理由を説明する3つの理由があることが分かりました。第1の理由は、各メーカーが独自のカラーバランス基準を設定しているからです。第2の理由は、基本的な色混合理論が各媒体間で異なるからです。第3の理由は量産のばらつきによるものです。次の記事では、異なるデバイスにおいて色を同様にするためにできることについて説明します。

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