hirax.net::Keywords::「散乱」のブログ



2008-01-21[n年前へ]

「水に濡れた白服が透ける理由」と「白色顔料の歴史」  share on Tumblr 

 「なぜ白い服は水に濡れるだけであんなにも透けるようになるのか考えてみた」という日記を読んだ。着目点は素晴らしいのだけれど、残念ながら正解には辿りつけていなかった。リンク先に書いてある考察通りであれば、正面から眺めた白服はスケスケの透明に見えてしまうことになる。しかし、現実にはそうではない。


図解 図解  まず、白服が透けずに「白色・照明光色」に見える理由は、白服を形作る「繊維」と「空気」の屈折率が異なることにより、白い服(を形作る繊維)の中に進入した光が散乱し、(その下に到達せずに)白服から出てくる光が多くなるからである。繊維と空気では、屈折率が1.5程度と1.0と大きく異なるため、繊維・空気の境界で光が反射・屈折を繰り返すのだ。


図解 図解  しかし、白い服が水に濡れたときには、状況が異なってくる。水の屈折率が1.3強であるため、繊維と水の間の屈折率差が小さくなり、繊維と空気の間で反射・屈折があまり生じなくなってくる。その結果、照明光が白い服をそのまま通過して、服の下に到達・反射した後に、また白い服を透けて外に出てくる…ということになる。


 だから、屈折率が1.5程度であるサラダオイル、つまり繊維と同じ程度の屈折率の液体を白い服に振りかけてみれば、白い服がスケスケ透明服に大変身してしまうことになる。だから、そうなっては困る白い水着などでは、繊維を中空にすることで、水に水着が浸かっても繊維中に空気と繊維の境界が保持されることで光を散乱させたり、あるいは、水より屈折率がさらに高い白色顔料を繊維中に混ぜることで、光が繊維中で散乱するように工夫するのである。



 ところで、たとえば油絵を考えたとき、顔料は油に包まれていることになる。青や赤といった「色をつけるための顔料」ならば、必ずしも顔料と油の間で反射・散乱などは生じなくても良い。それどころか、顔料と油の屈折率が近いほうが都合が良いことが多い。そこで、顔料を包み込む媒体として、(色顔料と同じ程度の)屈折率が高いものが徐々に使われるようになった。


 しかし、白色顔料の立場から考えてみると、これはマズイ事態である。なにしろ、顔料と油の間で反射・散乱を繰り返さなければ、「白色」が生じないからである。そういうわけで、ずっと昔には屈折率1.5程度の白色顔料も使われていたが、現在では屈折率が2.7ほどもある酸化チタンなどが白色顔料として使われることが多い。


 …というのが、「水に濡れた白服が透ける理由」から「白色顔料の歴史」も透けて見えてくる、という話である。ふと目にする色々なものは、すべて繋がっている…という、そんな話だ。残念ながら、水に濡れた白服を目にしたことはないのだが。

図解図解図解図解






2008-05-18[n年前へ]

ブラジャーが透けない「モカ茶のヌードライナー」と「シャツの色」  share on Tumblr 

 「ブラジャーはシャツの色と同系色でないと透けて見えてしまう」と聞いたことがある。「ブラジャーを着けている部分(A)と着けていない部分(B)に色の差があると、シャツの上からブラジャーが識別できる」ということを「透けて見える」というのだろうか。だとすれば、確かに、ブラジャーとシャツが同系色であればAとBの色差が小さいために、ブラジャーが識別できない=透けて見えることはない、ということになる。

 青山まりの「ブラの本。」を読み直していると、こんなことが書いてあった。

 どんなにカラフルな色のブラジャーを着けても、その上にモカ茶のヌードライナーを着れば、表に透けません。
  青山まり 「ブラの本。」 p.121
   なぜ、「モカ茶」のヌードライナー(スリップ)の下のブラジャーは見えづらいのだろう? それは一体なぜだろうか。

  モカ茶はこんな色(Spectrum Color Conversion)である。RGBで表現して見ると、RGB = (1.0,0.3,0.3) * 255という感じだろうか。モカ茶色のヌードライナーの下に、たとえば赤い色RGB = (1.0,0,0) * 255のブラジャーを着けた場合の色を、大雑把に単純に近似すると( a*(1.0,0.3,0.3) +(1-a)^2 * (1.0,0.3,0.3) × (1.0,0,0) ) *255 という具合になりそうだ。ここで、aやbはヌードライナー(スリップ)が(その内側を隠す割合を示す)隠蔽率・着色度を示す係数である。端的に言えば、aはヌードライナー中での光散乱を示す係数だ。

 この式を眺めて見ると、まず、モカ茶色のヌードライナーの下の赤い色や黄色い色のブラジャーは識別できそうにないことがわかる。それは、モカ茶色に緑色や青色の成分がそのそも少ないために、ブラジャー中の赤色光の量が小さくない限り(上記式による)外から見た色は大差なくなってしまうからである。

 では、青色のブラや緑色のブラならどうだろうか。適当な値を入れて見ると、たとえばこんな感じになる。

 色の違いは微妙で「ブラが透けて見えない」とも言えそうでもあるし、「微妙にブラが透けて見える」とも見える。結局のところ、よくわからない、としか言いようがない。
 定量的なデータが入手できた時にでも、「モカ茶のヌードライナー」と「シャツの色」と「ブラの色」の「見え方」について、真面目にシミュレーションでもしてみることにしようか。


spectrum






2014-09-08[n年前へ]

フランクリン科学博物館にある「腕の静脈が青く見える理由の説明展示」  share on Tumblr 

 米国フィラデルフィアにあるフランクリン科学博物館で(こども向けの)科学展示物を眺めていると、「腕の静脈はなんで青く見えるの?」という展示がありました。そこには「ボタンひとつで静脈が青く見える理由を実感できる科学展示とともに、短いけれど、とても的確な解説が書かれています。

  So, why do our veins look blue? It's because of the way light hits your skin. Red light waves are long. Your skin absorbs them. Blue light waves are shorter. They scatter and reflect back to your eye, making the veins appear blue. Actually, the vein themselves are milky white. It's the red blood flowing through them that gives the dark tone.

 少し前に、立命館大の北岡先生の新聞記事に刺激されて簡単な解説雑文を書きました。けれど、「腕の静脈はなんで青く見えるの?」といったようなことは昔から当たり前に知られていることでした。こんな風にこども向けの科学展示として眺めると、そんなことを今さらながら意識させられます。

フランクリン科学博物館にある「腕の静脈が青く見える理由の説明展示」フランクリン科学博物館にある「腕の静脈が青く見える理由の説明展示」フランクリン科学博物館にある「腕の静脈が青く見える理由の説明展示」






2017-01-08[n年前へ]

ネット画像から有名人の個人情報(静脈パターン)を可視化してみよう!?  share on Tumblr 

 SNSなど投稿した「ピースマークなどの指写真」から指紋を推定する記事「指紋がネットで狙われている! 手の画像は悪用恐れ… 国立情報学研が新技術の実用化目指す」を読みました。写真の解像度が高ければ、指紋の抽出は確かにできそうです。もっとも、2017年時点の、よくある撮影解像度やアップロード画像解像度を考えると、指紋抽出はまだ困難な気がします。

 撮影の解像度だけを考えれば、皮膚内での波長毎の吸収・散乱特性の違いによる静脈可視化の方が楽かもしれません。掌を走る静脈は、その模様が人ごとに違うため、個人認証機器に多く使われたりします。そこで、各波長(RGB画像)の特性の違いを利用して、静脈推定をしてみることにしました。

 まずはネット上から掌が映った写真を探してみることにします。有名人の掌が映った写真はとても多く、観客に手を振る写真・演説中に両手の掌を開いて聴衆に見せている写真など、さまざまなパターンの画像が手に入ります。

 そして、静脈を可視化するために色の違いを利用するとなると、重要なことは「圧縮率が低い画像を探す」ということです。なぜかというと、人の視覚系は明度に対しては敏感ですが、色の違いに対しては解像力が低いため、多くの画像ファイルでは色情報が圧縮され低解像度になっているからです。

 圧縮率が低く・掌が映った有名人画像を探してみると、まず最初に見つかったのが綾瀬はるかさんの写真です(下左図)。この画像に「静脈部分を抽出する画像処理」を掛けてみると、皮膚下を走る静脈が浮かび上がってきます(下右図)。

 静脈模様を可視化する用途には、ネットにアップロードされている画像では圧縮率が問題になります。しかし、自分で撮影する画像なら、撮影さえすれば、圧縮が掛かっていない画像が手に入ります。…ということは、個人情報を狙われやすい有名人の人は、静脈模様を覆い隠す「静脈盗撮防止用のコンシーラー」などが必需品になるかもしれません。



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