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色空間（いろくうかん、英: color space）は、立方的に記述される色の空間である。カラースペースともいう。色を秩序立てて配列する形式であり、色を座標で指示できる。色の構成方法は多様であり、色の見え方には観察者同士の差異もあることから、色を定量的に表すには、幾つかの規約を設けることが要請される。また、色空間が表現できる色の範囲を色域という。色空間は3種類か4種類の数値を組み合わせることが多い。色空間が数値による場合、その変数はチャンネルと呼ばれる。
色空間の形状はその種類に応じ、円柱や円錐、多角錐、球などの幾何形体として説明され、多様である。 表色系は、心理的概念あるいは心理物理的概念に従い、色を定量的に表す体系である。通常は3つの方向性を具える空間で表現され、色空間を構成する。 混色系 (英: color mixing system) とは、色を心理物理量と捉え色刺激の特性によって現すものである。数値として伝達する場合に適している。後述のXYZ表色系が代表的な例である。 顕色系 (英: color appearance system) は、色を色の3つの特徴に従って配列して、その間隔を調整し整合性を高め、尺度と共に差し出すものである。後述のマンセル表色系やPCCS、NCSが代表的な例である[1]。 色の具現化のガイドが厳格な色体系は、色を直接作り出す場面で用いられることが多く、そうでない色空間は、色を情報として伝達する場面で用いられることが多い。 数学的には3つの変数があれば、すべての色を表現できると言える。しかし、すべての色を表示できる必要がない状況や、そのほか実用の便宜のために、2変数以下、あるいは4変数以上を用いる色空間もある。また変数の取り方もさまざまなものがあり、目的に応じて多種多様な規格が存在する。 計算によってある色空間から別の色空間への変換は行えるが、変換後の色空間で表現できない色の情報は失われてしまう。また、その計算はふつう不完全である。色を扱うにあたっては、なるべく色空間を統一して作業することが求められる。なお、色空間にはカラープロファイルとして記録可能な色空間 (RGB, RGBA, YCbCr, CMYK, Lab color) と記録できない色空間がある。 Uniform Color Spaceのこと。色空間上での距離・間隔が、知覚的な色の距離・間隔に類似するよう設計されている空間。色の物理的な差異よりも、人間の知覚上での差異に主眼を置いた色空間。工業的には、工業製品の色彩の管理に要請される。 1923年にヴィルヘルム・オストワルトが考案した表色系[2]。色彩調和を目的としておりデザイン分野などで利用され、PCCSのトーンによる調和の考え方にも通じ、DIN表色系にも影響を与えている[2]。 CIE（国際照明委員会）が定める表色系。CIExy色度図
基礎知識
表色系
均等色空間
表色系
混色系
オストワルト表色系詳細は「オストワルト表色系」を参照
CIE表色系
RGB表色系
原刺激をR（赤、700nm）、G（緑、546.1nm）、B（青、435.8nm）とする表色系を、CIEのRGB表色系という。XYZ表色系の実験的基盤である。負の値を持つため実用的な表色系ではない。なお、ディスプレイデバイス等で用いられる後述のRGB色空間とは別物である。
XYZ表色系
RGB表色系は色知覚のよい近似であるが、知覚できる色を完全に合成できるわけではない。たとえばレーザー光などにみられる単一波長の色はRGB色空間の外側であって、加色によって再現することができない。この問題は、RGBの係数に負の値を許可することによって色空間を拡張すれば表現することができるが、取り扱いに不便である。したがってRGB表色系を変換し負の値が現れないように定めたXYZ表色系を、CIEは1931年にRGB表色系と同時に定めた。XYZ表色系は他のCIE表色系の基礎となる。RGB表色系と異なりXYZ表色系では、それぞれの数値と色彩との関連がわかりにくい。Yは物理的な輝度（一般的には直感的なわかりやすさを優先して「反射（透過）率」という用語が使用されることが多いが、厳密には反射（透過）面をある方向から観察した時の輝度率として表現すべきものである。物体色（表面色）における視感反射（透過）率 Y は、ヒトの眼の感度である標準分光視感効率V ( λ ) で反射率（厳密には輝度率）を評価したもので、完全拡散反射（透過）面での観察方向の輝度に対する試料面から観察方向への輝度の比である。物体色の場合には、この視感反射率 Y を以て刺激値 Y と定義する。）を表し、Zはおおむね青みの度合いを表すと考えてよい。Xは、それら以外の要素を含むと解釈できる。
xyY表色系
XYZ表色系では数値と色の関連がわかりにくい。そこでXYZ表色系から絶対的な色合いを表現するためのxyY表色系が考案された。 x = X X + Y + Z {\displaystyle x={\frac {X}{X+Y+Z}}\,}
y = Y X + Y + Z {\displaystyle y={\frac {Y}{X+Y+Z}}\,} YはXYZのYをそのまま使う。このxとyを色度座標と呼び、すべての色はxとyによる2次元平面、および明度を示すYで表現できる。当然ながら、xyYからXYZに変換することもできる。 X = Y y x {\displaystyle X={\frac {Y}{y}}x}
Z = Y y ( 1 − x − y ) {\displaystyle Z={\frac {Y}{y}}(1-x-y)}
L*u*v*表色系
CIEが1976年に定めた均等色空間のひとつ。CIELUV（エルスター、ユースター、ブイスターと読むのが一般的）は光の波長を基礎に考案されたもので、XYZ表色系のxy色度図の波長間隔の均等性を改善したものである。日本ではJIS Z8518
L*a*b*表色系
CIE L*a*b*（エルスター、エースター、ビースター、慣用的にはシーラブと読む）はXYZから、知覚と装置の違いによる色差を測定するために派生した。L*はLuminosity（明度）を意味する。1976年に勧告され、日本ではJIS Z 8729
顕色系
マンセル表色系詳細は「マンセル表色系」を参照
