並置混色から見た色の錯視

令和３年度共同プロジェクト研究会「質感・色彩の視覚的な感性認知メカニズムに関する研究」（略称：質感・色覚研究会＠仙台，通算27回）
日時：3/1(火) 13:00-18:30，3/2(水) 9:00-12:30　場所：Zoom

13:45-14:30　並置混色から見た色の錯視　

立命館大学総合心理学部　北岡明佳 email　2022/2/26 より

（1）同じ色配列が白と黒に見える錯視

「RGBで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じRGBの縞模様である。

拡大画像

原図

動画表現

cf.

「白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じ輝度の灰色である。左は乗算的色変換（透明変換）、右は加算的色変換（半透明変換）。

（2）色相の錯視であるムンカー錯視

「水色と黄緑の渦巻き」

水色の螺旋と黄緑の螺旋があるように見えるが、どちらも同じ色（r = 0, g = 255, b = 150）である。この色の錯視はモニエ・シェベル錯視に近いと思うが、彼らの理論には合わないのかもしれない。

（3）錯視的黄色が誘導される現象

「錯視黄光背のハート」

錯視的黄色がハートの周囲に見える。

（4）混色には２種類ある

加法混色（左）（ディスプレーなど）と減法混色（右）（印刷など）

加法混色は、「キャンバス」は黒（K）。原色は、赤（R）、緑（G）、青（B）。赤と緑の混色で黄色（Y）が得られ、緑と青の混色でシアン色（C）、青と赤の混色でマゼンタ色（M）が得られる。赤と緑と青を混色すると、白（W）が得られる。

減法混色は、「キャンバス」は白（W）。原色は、シアン（C）、マゼンタ（M）、イエロー（黄色）（Y）。シアンとマゼンタの混色で青（B）が得られ¹、マゼンタとイエローの混色で赤（R）、イエローとシアンの混色で緑（G）が得られる。シアンとマゼンタとイエローを混色すると、黒（K）が得られる²。

¹白から赤を取り除いた色（シアン）と白から緑を取り除いた色（マゼンタ）を合成することで、白から赤と緑を取り除く効果が得られ、青が見える。

²現在の印刷では、シアンとマゼンタとイエローを混色した時、しまりのある黒が得られないので、別途黒インクが装備されていることが多い。

（5）モザイクと減色による色彩

モザイクは空間的な劣化、減色は色彩的な劣化

オリジナル画像（北海道・相生鉄道公園・2020年10月撮影）

モザイク画像の例（1ブロックは、20 pixel x 20 pixel。減色はナシ）

27色に減色した例（色はRGBそれぞれ3階調。モザイクはナシ）

125色に減色したモザイク画像の例（色はRGBそれぞれ5階調。1ブロックは、10 pixel x 10 pixel）

（6）並置混色には２種類ある
並置混色は、いわばモザイク（点描）+ 減色

オリジナル画像

加法混色画像の例

減法混色画像の例

加法混色画像の拡大図

減法混色画像の拡大図

並置混色における加法混色（左）と減法混色（右）

「1画素」（1つのブロック）は、3つの要素的画素（subpixel）から成る。加法混色では、キャンバス（背景）は黒で、要素的画素は、赤、緑、青である。減法混色では、キャンバス（背景）は白で、要素的画素は、シアン、マゼンタ、イエロー（黄色）である。

（7）並置混色の拡張・擬似的CMY加法混色とRGB減法混色

要素的画素を6つにした並置混色におけるCMYを原色とする加法混色（左）とRGBを原色とする減法混色（右）

「1画素」（1つのブロック）は、6つの要素的画素（subpixel）から成る。加法混色では、キャンバス（背景）は黒で、要素的画素は、シアン、マゼンタ、イエローである。減法混色では、キャンバス（背景）は白で、要素的画素は、赤、緑、青である。

<修正版>

要素的画素は3つの並置混色におけるCMYを原色とする加法混色（左）とRGBを原色とする減法混色（右）

擬似的にCMYを原色とする加法混色画像の例

擬似的にRGBを原色とする減法混色画像の例

擬似的CMY加法混色画像の拡大図

擬似的RGB減法混色画像の拡大図

「RGBで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じRGBの縞模様である。左はRGB加法混色、右は擬似的RGB減法混色。

「CMYで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じCMYの縞模様である。左は擬似的CMY加法混色、右はCMY減法混色。

RGBを原色とする加法混色（左）とCMYを原色とする減法混色（右）

CMYを疑似原色とする加法混色（左）とRGBを疑似原色とする減法混色（右）

（例）

（8）並置混色は２色でもできる

「RCで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じR（赤色）とC（シアン色）の縞模様である。

赤・シアン２色の並置混色（左：加法混色、右：減法混色）

「GMで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じG（緑色）とM（マゼンタ色）の縞模様である。

「BYで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じB（青色）とY（黄色）の縞模様である。

（9）グレースケールでも２種類の「並置混色」

「白黒で白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じ白黒の縞模様である。

動画表現

北岡明佳　（2016）　RGBを原色とする減法混色の並置混色のアルゴリズムとその応用　日本視覚学会2016年夏季大会　朱鷺メッセ（新潟コンベンションセンター）（新潟市）・2016年8月18日（木）　Poster --- Visiome

（10）並置混色を視覚系はどう解釈するか？

当初（北岡, 2018）の仮説

1.　最も輝度コントラストの高い領域をアンカーとする。

2.　輝度コントラストの低い領域の輝度が低ければ加法混色系と解釈し、輝度コントラストの低い領域の輝度が高ければ減法混色系と判断する。

3.　加法混色系と解釈された画像のアンカーは白と解釈し、減法混色系と解釈された画像のアンカーは黒と解釈する。

「RGBで白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じRGBの縞模様である。

北岡明佳　（2018）　70周年特別企画「Future of Color design」・第1部基調講演「2つの視覚的文法から見た色の知覚の再検討」　（2018年6月2日（土） 16:00-16:40・日本色彩学会第49回全国大会[大阪]'18・大阪市立大学）　Presentation (html)

（11）３種類目の並置混色

Mona Lisa

このモナリザ画像において使われている色

Girl with a pearl earring

左目のあたりを拡大したところ

Girl with a pearl earring

左目のあたりを拡大したところ

唇のあたりを拡大したところ

（クリックすると拡大）

3種類の並置混色

左端はRGB加法混色の並置混色、右端はCMY減法混色の並置混色、中央は何と呼べばよいか。とりあえず、「中間混色」ということにしておく。

色見本

temporal color mixture
JavaScript-temporal_color_mixture-RGBCMY02.html

「左右の絵は何かが違います。何でしょう」

拡大してみると、構成している縞の色が異なる。

拡大図

画像をクリックすると、高解像度画像が出ます。

3種類（1種類は2タイプから成るので、合計4種類）の並置混色

ここまでのまとめ

RGB加法混色の並置混色とCMY減法混色の並置混色は、仮称「中間混色」の並置混色（すべて鮮やかな色で構成される並置混色）を介して連続している。ヒトの視覚系は、それらの混色系を瞬時に見分けることができる。

最近作ったデモ：継時混色ででも同様にできます。

RGB加法混色

「RGBCMY中間的混色」

「CMY減法混色」

http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/JavaScript-tempora_color_mixture02.html で作れます。

（12）ムンカー錯視とその仲間

「日本色彩学会創設70周年： Future of Color Design」

CとSは同じ赤であるが、Cは赤紫色に、Sはオレンジ色に見える。AとJは同じシアン色であるが、Aは水色に、Jは緑色に見える。7と0はどちらも青と黄の縞模様でできているが、7は0より明るく見える。

日本色彩学会第49回全国大会[大阪]'18　大阪市立大学

ムンカー錯視（Munker illusion）

黄と青の縞の青部分に赤を乗せるとオレンジ色に見え、黄部分に赤を乗せると赤紫がかって見える。緑を乗せるとそれぞれ黄緑と青緑に見える。高空間周波数図形で錯視量が多い。

Munker, H. (1970) Farbige Gitter, Abbildung auf der Netzhaut und übertragungstheoretische Beschreibung der Farbwahrnehmung. München: Habilitationsschrift.

ムンカー錯視のページ

ムンカー錯視の作り方

錯視効果の現象的説明

Left: Blue (assimilation) + Blue (contrast of yellow) = Blue induction; Right: Yellow (assimilation) + Yellow (contrast of blue) = Yellow induction

「４種類の色の錯視の作り方」

物理的に同じ色（R=255, G=0, B=127）のハートが錯視によってピンクとオレンジのハートに見える。左から、ムンカー錯視（Munker illusion）、色の土牢錯視（chromatic dungeon illusion）、ドット色錯視（dotted color illusion）、デヴァロイス・デヴァロイス錯視（De Valois-De Valois illusion）である。上図の高解像度ファイルはこちら（8000 x 3262 pixel, 10MB）。

References

Munker illusion	Munker, H. (1970) Farbige Gitter, Abbildung auf der Netzhaut und übertragungstheoretische Beschreibung der Farbwahrnehmung. Habilitationsschrift, Ludwig-Maximilians-Universität, München.
chromatic dungeon illusion	For the dungeon illusion: Bressan, P. (2001) Explaining lightness illusions. Perception, 30, 1031-1046. Kitaoka (2007) http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/saishin22e.html
dotted color illusion	For the dotted brightness illusion: White, M. (1982) The assimilation-enhancing effect of a dotted surround upon a dotted test region. Perception, 11, 103-106. Kitaoka (2008) http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/color10e.html
De Valois-De Valois illusion	De Valois, R. L. and De Valois, K. K. (1988) Spatial Vision. New York: Oxford University Press.

北岡明佳　（2012）　色の錯視いろいろ　（4）簡単で錯視量の多い色相の錯視図形の作り方　日本色彩学会誌, 36(1), 45-46. PDF（スキャンコピー）　<配布資料>

（13）ムンカー錯視の「裏側」

「日本色彩学会創設70周年： Future of Color Design」

日本色彩学会第49回全国大会[大阪]'18　大阪市立大学

「ムンカー錯視とその裏側」

上段では、赤いハートが左は赤紫色に、右はオレンジ色に見える。ハートの内外の縞模様を入れ換えたのが下段で、同じ青黄の縞模様が、左は右より明るく見える。

cf.

「BYで白と黒」

「ホワイト効果とその裏側」

上段では、同じ輝度の灰色のハートが左は暗く、右は明るく見える。ハートの内外の縞模様を入れ換えたのが下段で、同じは白黒の縞模様が、左は右より明るく見える。

cf.

「白黒で白と黒」

左の絵の髪と服は白く見え、右の絵では黒く見えるが、同じ白黒の縞模様である。

cf.

「図地分離による明るさの錯視」

左右の円内は同じ縞模様であるが、左は白い円、右は黒い円が見える。

cf.

アンダーソン錯視

左の円は右の円より明るく見えるが、同一の輝度パターンである。

Anderson, B. L. and Winawer, J. (2005) Image segmentation and lightness perception. Nature, 434, 79-83.

色のアンダーソン錯視

左の円は黄色く、右の円は青く見えるが、同一の色パターンである。

cf.

視覚的ファントム

左の暗いオクルーダー上には暗い縞部分がつながって見え、右の明るいオクルーダー上には明るい縞部分がつながって見える（視覚的ファントム）。一方、左の縞部分は明るく見え、右の縞部分は暗く見える。

Gyoba, J., Sakurai, K., and Kitaoka, A. (2019). Visual phantom illusion as an integrative product of early visual processing and higher-order perceptual organization. in James M. Brown (Ed.), Pioneer visual neuroscience: A Festschrift for Naomi Weisstein, New York: Routledge (pp. 57-71).

（14）並置混色とムンカー錯視の連続性

「標準的なムンカー錯視」

左のハートは赤紫に見え、右のハートはオレンジ色に見えるが、同じ赤である。

下図は拡大画像

「加法混色の並置混色によるムンカー錯視の説明図」

「減法混色の並置混色によるムンカー錯視の説明図」

（15）サブピクセル２つでフルカラーの並置混色

（16）並置混色とムンカー錯視の連続性の例外

オレンジ色に見える錯視の方はこのモデルにぴったり当てはまらない。

「標準的なムンカー錯視」

左のハートは赤紫に見え、右のハートはオレンジ色に見えるが、同じ赤である。

考察：単色では表せないより彩度の高い色が見えていると考えられる。

（17）単色では表せない彩度の高い色が得られると考えられる刺激配置

一覧

「ムンカー錯視で作れるが、ベタ塗り画像にはない色の３サブピクセルの並置混色表現」

RGB加法混色とCMY減法混色

（18）単色では表せない彩度の高い色は何の役に立つか

これらの知識を応用すると、たとえば織物の制作において、色の見えをある程度コントロールすることができる。具体的には、知覚される色相や明度を変化させたり、知覚される彩度を上げたり下げたりできる。

赤がオレンジ色やマゼンタ色に見える効果（左）と緑が黄緑色や青緑色に見える効果（右）

黄と青の彩度抑制（左）と彩度増強（右）

（19）ムンカー錯視と並置混色の関係一覧

画像をクリックすると、画像が拡大します。

（20）錯視的黄色を作り出す例

「錯視的黄色に縁どられたハート」

錯視的黄色が見えるが、白である。

拡大図

「渦巻き錯黄」

錯視的な黄色が見える。

「錯視的黄色」

右下の円の一部は黄色に見えるが、黒と白の縞模様である。

拡大図

原図は減法混色の図

Illusory yellow is perceived. pic.twitter.com/8jgjQglo0v
— Akiyoshi Kitaoka (@AkiyoshiKitaoka) June 12, 2021

（21）ヒストグラム圧縮による色の錯視

(γ = 1.2, α = .48)

Strawberries appear to be reddish, though each pixel is cyan hue.

(γ = 1.2, α = .48)

Strawberries appear to be bluish, though each pixel is yellow hue.

"Eye color illusion"

Eyes appear to be reddish, yellowish, greenish and bluish, though they are gray as shown below.

ヒストグラム圧縮ウェブプログラム　ver. ECVP2021 ShowTime! --- Twitterでの使い方説明

（22）アンバランスな「中間混色」の並置混色

（再掲）

3種類（1種類は2タイプから成るので、合計4種類）の並置混色

オリジナル画像

変換画像

「青・黄・黒で赤」

青・黄・黒で赤が表現できる。

赤く見える部分

オリジナル画像

変換画像

「青・シアン・黄で赤」

青・シアン・黄で赤が表現できる。

（23）アンバランスな3原色2サブピクセルの並置混色

「青・シアン・緑・白で赤」

青・シアン・緑・白で赤が表現できる。

「錯視的に赤いコーラ」

継時混色でもできます。

http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/JavaScript-tempora_color_mixture03.html

オリジナル図形

変換図形

継時混色版でも同じ。

（再掲）

「錯視的黄色に縁どられたハート」

錯視的黄色が見えるが、白である。

ビフォー

アフター

（24）最近の試み（色度図で表現）

加算的色変換による色の錯視画像。コーラの缶は赤く見えるが、画素は赤くない。

並置混色による色の錯視画像。コーラの缶は赤く見えるが、画素は赤くない。

備考

私のiPhone（11 Pro）の色（RGBCMYW）の色度と輝度の再測定（2022年2月26日）。輝度は、R: 8.7, G: 28.0, B: 2.3, W: 38.4だったので、Wを1とすると、R: 0.227, G: 0.729, B: 0.060 であった。sRGB（D65）からY値（輝度値）を求めると、R: 0.213, G: 0.715, B: 0.072 なので、RとBの輝度が理論値より若干高めで、Gの輝度が若干低めということがわかった。

iPhone 11 Pro