RGBからCMYKへ：色データが画面から印刷機へ届くまで

同じ色数値を持つファイルでも、デザイナーのモニターでは正しく見え、クライアントの画面ではくすみ、印刷された紙の上ではまた違って見えることがあります。その理由は、RGBとCMYKが色を異なる言語で表現していることにあります。どちらのモデルも絶対的な物理尺度ではありません。どちらも色を生成するデバイスに依存しているため、同じデータでもスキャナー、モニター、プルーファー、印刷機ごとに異なる視覚的結果になります。

色空間が表すもの

色空間とは、あるモデルが表現できる可視光の部分集合です。RGBは3次元座標系における単位立方体のように振る舞い、各軸が一つの原色を表します。すべての色空間は人間の目に見える光の一部にすぎないため、単一のモデルですべての可視光を網羅することはできません。3つの独立した属性がその空間内の位置を定義し、異なる属性を選べば異なる空間が生まれます。記述される対象は変わらず、空間はそれを測定するための枠組みにすぎません。色空間は大きく2つの系統に分かれます。RGB、CMY、CMYKのような原色ベースのタイプと、YCC、YUV、Labのように色と明るさを分離するタイプです。

RGBモデルと加法混色

赤、緑、青は光の三原色です。目は630 nm、530 nm、450 nm付近に最も強く反応する3種類の錐体細胞を通して色を読み取ります。可視スペクトルの大部分は、これら3つの光を異なる割合で混ぜることで再現できます。画像の再現では、各チャンネルは通常256段階を持ち、0は光がない状態、255は最も強い光を意味します。3チャンネルすべてが等しい値なら白になり、赤が255で緑と青が0なら純粋な赤になります。RGBは加法モデルです。光に光を加えるため、多く混ぜるほど明るさとエネルギーが増します。赤と緑が等しければ黄、緑と青が等しければシアン、赤と青が等しければマゼンタ、3つすべてを合わせれば白になります。黒から白への対角線はグレー軸であり、グレースケール画像のすべてのピクセルはこの線上に位置します。

CMYKモデルと減法混色

印刷は光を放出するのではなく吸収する染料や顔料を使用します。シアン、マゼンタ、イエローは減法混色の原色であり、CMY値はCMY = 1 - RGBから求めることができます。理論上、3つのインクを合わせればRGB立方体の全範囲を再現でき、それぞれ100パーセントで黒になるはずです。実際のインクはそこまで理想的ではありません。イエローインクは500 nmから700 nmの光をすべて反射し、400 nmから500 nmを吸収すべきですが、印刷機上のインクは高波長域の反射が少なすぎ、低波長域の吸収も少なすぎるため、わずかにマゼンタとシアンがかった色で印刷されます。シアンとマゼンタも同様に振る舞います。黒がなければ、3つのインクすべてを100パーセントにしても真の黒ではなく濁った茶色になります。黒版を加えることで濃度が回復し、グレーがニュートラルに保たれます。だからこそインク、トナー、塗料にはCMYKが使われ、CMY単独ではほとんど言及されません。CMYKは応用空間です。その数値は印刷機上の網点面積率を表し、通常0から100パーセントの範囲で、C0 M0 Y0 K0は白い紙、C0 M0 Y0 K100は黒です。

変換が必要な理由

RGBファイルをオフセット印刷用に準備するには、その色をCMYKにマッピングする必要があります。印刷業界では今でもこの工程を色分解と呼びます。2つの問題がこれを難しくします。第一に、2つの空間は異なる体積をカバーします。RGBの色域はCMYKの色域より広いため、インクの範囲外の色は収まるように圧縮しなければなりません。第二に、どちらの空間もハードウェアに依存するため、絶対的な基準がありません。Labのようなデバイス非依存の空間が、両者の橋渡し役となります。

色域、階調、ホワイトポイントのマッピング

一方の色域から別の色域へ移行する際には、三つのマッピング戦略があります。色域圧縮では、対象範囲内の色を保持し、それ以外を最も近い色に置き換える方法、出力が到達できる最大の彩度で範囲外の色を再現する方法、色相を固定したまま彩度を均等に低下させるように色域の境界へ投影する方法があります。階調圧縮では、範囲内の輝度を再現し、それ以外を境界に達するまで持ち上げるか引き下げる方法があり、この場合ハイライトとシャドウのコントラストが平坦になります。あるいは両方の色空間の最も明るい値を重ね合わせ、他のレベルを滑らかな曲線で調整する方法もあります。ホワイトポイントのマッピングでは、D50光源と2度視野の標準観測者に基づいて定義された出力側の白に光源側の白を投影する方法、または画像を担う紙や基材の白色度を基準に光源側の値を変換する方法があります。

色が分版ワークフローを通過する流れ

反射原稿は L0 A0 B0 として測定されます。スキャナーやデジタルカメラはその光を R1 G1 B1 に変換します。ファイルは画像編集ステーションに届き、オペレーターが色を補正して R2 G2 B2 を生成します。デジタル校正を作成するには、データを R3 G3 B3 に変換してプリンターへ送り、校正紙は L1 A1 B1 として測定されます。印刷機用には、同じ色を4つのインクチャンネルへ変換し、ドット面積 Y1 M1 C1 K1 になります。面付け、RIP処理、フィルム出力を経て、分版はドット面積 Y2 M2 C2 K2 を保持します。製版後、版上の値は Y3 M3 C3 K3 となり、インクが基材へ転写された後、最終的なドット面積 Y4 M4 C4 K4 が紙と組み合わさって印刷色 L2 A2 B2 を決定します。各段階で色は変化し得るため、すべての工程での管理が重要になります。

分版の計算と黒生成

分版は黒の値から始まります。他の3つのチャンネルがそれに依存するためです。Photoshop には黒版を構築するための下色除去（UCR）とグレー成分置換（GCR）があります。下色除去は R、G、B を読み取り、中間値 c、m、y、k を形成し、その後、黒生成関数と下色除去関数を適用します。結果は紙とインクの組み合わせ、各版のミッドトーンドットゲイン、黒インクの上限、総インク量の上限によって変わります。RGB値の組から中間値は c = 1 - R、m = 1 - G、y = 1 - B となり、下色除去では黒の値を k = min(c, m, y) と設定します。黒生成関数と下色除去関数を適用した後、各チャンネルが印刷機のインク上限内に収まるよう最終値を調整します。このバランスを正しく取ることで、シャドウの階調を保ち、ニュートラルグレーを維持し、総インク被覆率が用紙と乾燥装置の許容範囲を超えるのを防ぎます。