色順応：視覚における照明適応のメカニズム

色順応（しきじゅんのう、英: Chromatic adaptation）とは、照明条件が変化しても、人間の視覚システムが物体の色を安定して認識し続ける能力を指します。この能力により、私たちは日光の下でも、電球や炎の光の下でも、物体が本来持っている色をほぼ一定であると知覚することができます。この現象は色の恒常性の一部として理解されています。

視覚における役割

人間の視覚系は、光源の分光分布が変化しても、その変化を補正するように機能します。例えば、赤いリンゴは昼間の太陽光の下でも、夕方の赤みを帯びた光の下でも「赤」として認識されます。カメラなどの機器では、この補正処理をホワイトバランスと呼びます。なお、照明レベルが極端に低い場合には、プルキンエ効果のように感度のピークが短波長側にシフトし、色の見え方が変化することもあります。

フォン・クリース変換

色順応を数学的にモデル化する手法として、フォン・クリース変換（Von Kries transformation）が広く用いられています。このモデルは、網膜にある3種類の錐体細胞（長波長、中波長、短波長に反応）が、それぞれ独立したゲイン調整を行うことで、基準となる白色を一定に保つという仮定に基づいています。

この考え方は、ハーバート・ユージーン・アイヴスによって色の恒常性の問題に初めて明示的に適用されたため、アイヴス変換とも呼ばれます。対角行列Dを用いることで、ある順応状態から別の順応状態への色変換を計算することが可能です。

色の見えモデル

国際照明委員会（CIE）は、色順応を考慮した様々な「色の見えモデル」を策定しています。これらは、画像処理や色彩工学において、異なる照明下での色の再現性を評価するために不可欠です。代表的なものとして、CIECAM97やCIECAM02があり、これらにはCAT02などの色順応変換（CAT）機能が組み込まれています。