色の知覚とホワイトバランス

人間が色を知覚する仕組み

前の項で色というのは波長と対応するものだと言いました。
これは確かに正しいのですが、色と波長が素朴に一対一で対応しているというと少々語弊が出てきてしまいます。

人間には色を知覚するための細胞（錐体細胞）が三種類あります。
上の山というのはそれぞれの細胞の各々の周波数に対する感度を示しています。
例えば500nmの単色光というのはMという細胞が最も敏感に感知します。次にL,Sですね。

ある錐体細胞のグラフ、つまり波長 $\lambda$ に対する光の吸収特性が $V(\lambda)$ だったとします。
それに対して、波長 $\lambda$ に対する放射束が $\Phi_e (\lambda)$ であるような光を当てたとき、錐体細胞の吸収するエネルギーは
$\Phi_v=K\int \Phi_e(\lambda )V(\lambda )d\lambda$

さて、重要なのはこの3つの吸収エネルギーによって人間が知覚する色が基本的には完全に決定されてしまう点です。
つまり人間は色の「波長」を直接的に知覚しているというよりはあくまで3つの錐体細胞の吸収エネルギーによってその色を知覚しているわけです。

色の恒常性

以上が物理的な説明になるのですが、やっぱり色というのはそもそも頭とか心で受け取るものですから、自然科学だけではなかなか完全に説明できないものです。
その一例となる心理学的効果が色の恒常性です。

例えば、青がかった照明のもとで白い紙を見たとき、人間はなかなかその紙を青だとは認識しません。
白とはすべての波長のスペクトルを均等に多く持たなければいけないわけですから、青色の光源のもとで白色なんて出るわけがないですね。

これはなぜかというと人間の経験上、こいつは白だろうというものは勝手に白だと補正を掛けているわけです。
この効果のおかげでどんな環境下でもいつも通りの色で見ることができるわけですが、補正が掛かっていると気づかずに写真で取ってしまうと、あとでとんでもない色になっていたなんてことが起こり得ます。

ホワイトバランス

色の恒常性は普段の生活には生物学的な進化として人間が会得した能力なのですが、撮影する側の人間としてはなかなか厄介なものです。
そこで最近のカメラにはホワイトバランスなる機能が付いています。その前にすこし説明を補足します。

先ほど言ったように光源といっても様々な光源があります。
例えば「火」も光源の一つ（真っ暗闇でも光るもの）ですが、これには低温の場合の「赤っぽい」色と高温の場合の「青っぽい」色があります。
このことからも何となくわかりますが、光源の発する光というのは温度となんとなく対応付けられることが分かります。
厳密には黒体輻射における、ある温度の時に発する色の事を色温度といって定義づけています。
下にその図を上げますが、ちゃんと高温ほど青っぽくなっていますね。