技術資料

構造物の見た目の色彩の時刻変化とその要因に関する試行的調査と考察－土木構造物等の色彩検討における留意事項のひとつとして－
笠間聡

福島宏文

１．はじめに地域景観チームでは、土木構造物等の望ましい色彩のあり方に関する研究に、近年継続して取り組んでいる。過去の成果の一部は、「北海道の色彩ポイントブック」1）などとして取りまとめウェブページで公開しており、以前にこの月報でも報告2）したところである。
その際、ある構造物にふさわしい色彩というのは、その構造物が置かれる環境やその視認のされ方、設置の目的や意図によって異なるというのが基本的な考え方で、逆に言えばそれらの状況を的確に検討できなけれ

写真－1

道路構造物等の色彩とその見え方の一例（旭川市北彩都地区）2018年5月22日 14:06

ば好ましい色彩というものも導き出し得ない。
前述の「北海道の色彩ポイントブック」では、構造物の色彩を検討する上で考慮すべき「周辺環境」の特のような環境を「標準」と考えるべきかを精査しておく必要はあると考えられる。

性のうち、北海道特有のものとして、環境色の季節変

今回、一連の研究の過程において、そのような色彩化（夏の樹木の緑と冬の雪の白など）や広大で開放的環境の時間的変化の影響のひとつについて、知見を深な地形と土地利用などを挙げている。検討対象の構造める必要を認め、試行的な計測調査を行ったので、結物の形状や視認のされ方と、その「背景」となる環境果を報告する。の特性との組み合わせで、当該構造物にふさわしい色彩を選び出そうという考え方である。

２．調査分析の対象とする事象

しかしその際、背景となる環境の「季節的変化」ま
では前述の通り考慮しているが、天候や日射などの写真－1は、旭川市内に設置された照明柱の色彩で「時間的変化」までは十分に考慮できていない。このあり、色票を用いた視感測色によりマンセル値7.5BG

ような時間的変化は、誤差として取り扱って支障がな6/2程度（灰みの青緑3））と把握されている。しかしい（取り扱わざるを得ない）というのが前提の考え方ながら、日時を変えて来訪するたびに、写真－1のよとなるが、実際にどの程度の差があるかを把握し、どうな爽やかな青みがかった色彩とは異なり、写真－2

写真－2
寒地土木研究所月報№860

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照明柱の色彩の見え方が変化する事例の一例

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（左・中央）に一例を示すような緑みの強い色や、黄分析を行った結果が、過去に発表した論文4）である。

色みがかった鈍い色に知覚されることがたびたびあっ

ここでは、このような自然光下における物体色の知覚た。一方で、同様の積雪の時期であっても、写真－2の違いの要因を、角柱や円柱などの形状の構造物には（右）のように写真－1の時と同様の青らしい青とし直射日光を受ける日向の面と、陰となる直射日光を受て知覚されることもある。

けない面とがあってそれぞれに発色の異なる状態にあ

また、写真－3は我々の寒地土木研究所の建物の屋るものを、構造物全体として1つの色彩として認知し上にあるステンレスシート防水屋根を撮影したものでようとする際に起こる認知判断プロセスの影響と仮定ある。ステンレス板の雪面上に飛び出た部分（ステンして、簡易な色彩サンプルを用いた実験を行った。

レスシート板の溶接接合部分）が帯のようにベージュ

この調査実験自体は、試行的なもので、この結果を色がかって見えないだろうか。一方の写真－4は、同もとに、より精緻な調査実験を行う予定であったが、日に日射が雲によって遮られた時間帯に、少し方向を一方でその後、新しく発見したのが写真－3の現象で違えて撮影したものである。本来は写真－4のようにある。同一色彩の構造物の日射部分と日陰部分というステンレス由来の金属色であるはずの部材が、写真－上述の論文の考え方では、これは説明できない。

3のような色彩に知覚されたのである。

ここで、人間の視知覚には、デジタルカメラのオー

なお、写真はいずれもSony社製のデジタルカメラ

トホワイトバランス補正に近い調整機能・推測機能がDSC-RX100M3を使って撮影したもので、ホワイトバあり、白熱灯のような若干の黄色みを帯びた光と、効ランス補正の設定はカメラの自動補正アルゴリズム任率重視の蛍光灯やLEDのような若干の青みを帯びたせのオートである。いずれの写真も、現場で目視した光、いずれの光源に照らされた場合でも（極端な環境ときの色彩感覚と大きなズレがないことを画面上で確下でなければ）、視知覚が順応して光源の影響を排除認している。

あるいは軽減して色彩を認知することができる。これ

このうちの写真－2の現象を踏まえ、試行的に調査を「色の恒常性」と呼ぶ5）。また一方で、屋外の自然
光環境には、太陽からの太陽光に由来する3種に大別される光源があって、①直射日光、②天空（散乱）光、③地物反射光である6）（図－1）。太陽光のうち青みを帯びた光の成分は、大気を通過するに伴い散乱しやすく、これにより直射日光は大気の通過距離に応じて黄色みや赤みを帯び、夕方など太陽高度の低いときに顕著である。一方、青みを帯びた散乱光成分は、太陽とは異なる方向から地表に降り注ぐことになり、これにより空は青く見えることになる。

写真－3

ステンレス防水屋根の溶接接合部分の色の見え（寒地土木研究所 本館低層部 屋上）
2022年12月5日13:28 撮影、薄曇り（日射あり）

写真－4

ステンレス防水屋根の溶接接合部分の色の見え
2022年12月5日13:28 撮影、曇り（日射なし）

22

先の写真－3は、冬至近くの12月の北海道の昼下がりの頃で、太陽高度は相当に低い（おおよそ18°と計

図－1

屋外の自然光環境における光源の大別
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算される7））。このため、太陽の方向を向いた鉛直面は直射日光を正面から強く受けることになるが、天頂を向いた水平面に当たる直射日光の垂直成分はこれよりだいぶ弱い。例えば図－2のような計算となる。これによりもし、写真－3の環境を視認した観測者において、視野の大部分を占める屋根上の積雪面（天空光の影響を比較的強く受け、青みがかった発色をしていると考えられる）を基準に視野内の物体色の判別をしたとすれば、懸案のステンレスの立ち上がり面（黄色みがかった直射日光を正面から浴びる）が、本来の色彩よりも大きく黄色みがかって認知されることも十分にあり得ることと考えられる。写真－2左・中央にて

写真－5

計測調査フィールドの概要（全景）確認された照明柱の色彩の知覚の変化についても、同じ考え方で現象が説明できる可能性がある。
３．積雪表面の色度に関する試行的計測調査
これを踏まえ計画したのが、本稿の計測調査である。
ここでは、観測対象の近傍に遮蔽物やその他の地物がほとんどなく、開けた平地（雪原）のような環境をモデルとし、図－1の①直射日光と②天空光のみにより構成されるとみなせる屋外の光環境を対象に、積雪表面や標準白色板などの発色の傾向についての試行的

図－3

計測調査フィールドの概要（配置図）な計測調査を行ったものである。
面において、その中央に計測対象とする積雪面を用意

４．計測調査の方法し、その周囲おおよそ3m程度の距離に計測機器を設
筆者らのオフィスに近く、周辺環境の影響を受けに置して積雪面等の色度を計測した。

くい積雪面が保存されている場所として、札幌市豊平

計測は、計測時の太陽の方角を基準として、西まわ区の寒地土木研究所の第3実験棟屋上（4階相当）を計りに30°、90°、150°の方向からそれぞれ行うこと

測調査のフィールドとし、写真－5および図－3のようとし（図－3）、計測は南中前後（太陽高度30°程に計測環境を設えた。すなわち、10m四方程度の積雪度）と、太陽高度がその半分となる15°前後の頃の2回実施した（表－1）。なお、太陽高度が観測可能な範囲で限りなく低くなる日没直前の時間帯も狙って3回目の計測を試みたが、現地における日没までに計測が終了せず欠測となった。計測は、降雪の翌日など新雪の積雪面が期待できる日において、かつ太陽の方向に雲や霞がなく快晴に近いと認められる日を候補としたため、筆者の都合も考慮すると、2023年から2024年にかけての一冬季において、計測実験ができたのは表－1の2024年2月5日の1日だけであった。これらにより計測データがごく限られた条件のものにとどまっていることはご容赦いただきたい。
色度の計測対象は、写真－5に示す、前夜に降雪し

図－2

太陽高度と直射日光の水平・垂直方向成分の試算例

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たままの積雪面である「新雪」面と、それをショベル23

により静かに叩いて圧雪とした「圧雪」面、対照とし５．計測結果と考察て別途設置した「指標板」（色彩輝度計の校正用、コニカミノルタ社CS-A20）の3種である。また、写真－5

4章のコンフィギュレーションに基づく計測結果を、に示す水平な積雪面のほかに、写真－6に示す斜度50°横軸を相関色温度T、縦軸を輝度Lとしたグラフ上に程度の傾斜積雪面を「新雪」と「圧雪」の2種類用意プロットしてまとめたものを、図－4および図－5に示し、これも計測対象とした。

す。図－4が計測日（表－1）の南中前後の時間帯であこのほか、計測対象が直射日光を受けるケースでる正午頃に計測した第1回（太陽高度30°前後）の結は、同じく計測対象から3m程度の位置にて遮蔽板を果、図－5が15時頃の第2回の計測結果（同15°前後）掲げて直射日光を遮蔽し、日影環境下とした場合の計である。

測も併せて行った。なお、遮蔽板には、300mm×500mm程度の大きさの黒色の樹脂板（文房具を流用）を計測値および図－4・図－5より、以下の結果および考察を得た。

用いた。
計測は、コニカミノルタ社の色彩輝度計（CS-200）2を用いて行い、相関色温度T（K）と輝度L（Cd/m ）で記録を行った。結果と考察を次章以降に示す。

５．１

平面・日射の積雪面および指標板

図－4・図－5において、平面・日射の条件のプロット（図中の●）をみると、新雪・圧雪・指標板のいずれの場合においても、ターゲットの計測方向が太陽の方角から150°のときに最も輝度が高く、相関色温度表－1௴೾঩௴೾৉໬৉ଅ਽ଢ଼஢ਚਸ਼ৰୡ༠ો঱ਨ༬ূ৽વরৎ୬഻ৈ২ੑ೾୬഻ৈ২୬഻্ਜ਼ଠ౜৚৯৚৯৚৯વর৐৏ৈ২઄ী঩ྷઉ৐ੑ೾৫઩ੑ೾ીവੑ೾৫઩ੑ೾ીവরఙகਧਧਧੑ೾ીവਧਧরఙகਧਧ඿อ඿อ඿อ์୤์୤์୤࿷ाऩख࿷ाऩख ‫਀؞؞‬র म‫ؚ‬বয়ଠધ઎क़ख़ঈ१ॖॺ

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写真－6

圧雪の順で顕著である。

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が低いという結果となった。これは、指標板＜新雪＜

計測調査の実施概要

図－4

計測結果（相関色温度および輝度）1回目

図－5

計測結果（相関色温度および輝度）2回目

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計測ターゲットとして作成した傾斜積雪面（左：新雪、右：圧雪）

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2024年８月

計測方向が150°のときに最も輝度が高い（計測方

６．計測結果を用いた2.章の状況の考察

向が30°と90°の差はさほどでもない）のは、直射日光の正反射成分の影響と考えられる。また、指標板＜新雪＜圧雪とのことからは、比較的光沢があるようにも見える指標板と比較しても、積雪面、特に圧雪面は入射光をよく反射する性質があるといえる。

5章の計測結果と考察を踏まえ、2章（写真－2～4）の状況について考察を行う。
写真－2左・中央および写真－3の状況では、日射を受ける水平に近い雪面が、評価対象の構造物の足元に一方、相関色温度については上述のとおり、輝度とあり、太陽は観察者の背後にあることから、直射日光は逆の傾向の計測結果となっている。これは直射日光の方向と観測方向の成す角度は5章の30°程度のケーの正反射成分の影響が大きいときには、直射日光由来スに近い。5章の図－5の結果（太陽高度15°程度）をの色温度の低い太陽光の影響が強くなり、結果として参照すると、このとき水平積雪面は6,200K程度の白色積雪面の色温度が低く観測されたことを示唆してい光源として発色していると考えられる。

る。ただしそれでも積雪面の色温度は1回目・太陽高

一方、評価対象の構造物である照明柱やステンレス度30°程度（図－4）のときに5,900K程度、2回目・太シート板は、直射日光を直接受けるとともに、その手陽高度15°程度（図－5）のときでも5,300K程度を維前の水平積雪面からの反射光を受ける（図－6）。直持しており、標準の白色（5,000～6,500K）といえる

射日光の相関色温度自体は今回の調査では計測をでき範囲の白色光を放っている。ていないが（白色校正板を用いた反射光の計測では4,500K程度と見積もられる）、一方の水平積雪面から５．２

平面・日影の積雪面および指標板の反射光は5章の計測結果の日射150°のケースに近似

図－4・図－5からは、前節の直射日光の日射があるする。この場合の反射光は図－5より5,400K程度であ場合と比較して、日影ケース（図中〇）の計測結果はる。直射日光と雪面からの反射光の強さの差を考慮す大きく相関色温度が上昇している。ターゲットの計測

れば、評価対象の構造物が受ける光源色は直射日光の方向による計測結果の違いは傾向が安定しない部分もものに近づくはずで、少なくとも5,400K以下で、あるが、多くのケースで計測角度150°のときに計測5,000Kを下回っていることも考えられる。

輝度が若干高く、色温度は低い。これには、直射日光

これらにより、もし観察者の視知覚が、視野の大半を遮るのに用いた遮蔽板の周囲を迂回して拡散してきを占める、前述の水平積雪面の発色（6,200K程度）をた直射日光成分が影響していると考えることができる。

基準にホワイトバランスを取り、視野中の物体の色彩

また、新雪と指標板とでは、計測される色温度や輝を評価しているのだとすれば、評価対象の構造物が受度の値の傾向は類似しており、一方で圧雪の場合にはける光源色とは少なくとも800K以上、おそらく1,000色温度が高めの傾向がみられる（特に2回目、図－K以上のズレを生じた状態で、対象の構造物の色彩を5）。

評価していることになる。写真－7は、写真－2左を、デジタル写真現像ソフトウェア（Apple社製MacOS版

５．３

斜面の積雪面および指標板

図－4・図－5より、斜面ターゲット（写真－6）の場合は、平面の150°のときの傾向をさらに押し進めPhotos）を用いて色温度を6,200K相当から5,200K相当まで下げて（逆数相関色温度 +3.10mrdして）現像し直したものである。

たような結果となっており、輝度はさらに高く、相関色温度は低い傾向である（プロット▲および△）。
また、日影（計測角度30°）・日陰（同150°）ケースの場合でも色温度は平面の場合に比較して大きく低い傾向である。これについては5.2節同様に直射日光の回り込みの影響を疑いたくなるが、日影30°の場合はこれにより説明がつくとしても、日陰150°の場合は太陽の裏側となる面での計測である。これには、周辺地物からの直射日光の反射光の影響が除去しきれずに影響した可能性が疑われる。

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2024年８月 図－6

水平積雪面と構造物が受ける日射由来の光源と観察者の観察方向の関係

25

同時にわれわれの目で受け取る、という状況が起こりうる。その時に、われわれはその物体の色をどのように認識して評価するのだろうか。これまでの研究では、主に単一光源、平板を前提に色彩とその認知・評価について議論されてきたように見受けられる。
本稿のような調査分析や考察が、これらの現象の解明や、我々の色彩認知メカニズムへの理解を深めることにつながり、土木分野におけるより精度の高い色彩検討の実現や公共空間の魅力向上の実現に貢献できれ写真－7

水平積雪面と構造物が受ける光源色の差を加味して写真－2（左）を色温度補正して作成した画像

ば幸いである。
参考文献

どうであろうか。
当然、この処理の結果写真全体が青み寄りにシフト

1） 寒地土木研究所地域景観ユニット：北海道の色彩しているが、照明柱に限って言えば、一般的な時間帯

ポイントブック～北海道および積雪寒冷地の道路に知覚される本来の色彩（写真－1や写真－2右）に近施設の色彩検討の手引き、2018.

い色に見えるようになったと思われる。

https://scenic.ceri.go.jp/manual.htm
2） 笠間聡、松田泰明、髙橋哲生、吉田智：北海道の道路環境を想定した道路附属物等の色彩に関する

６．おわりに被験者テストの結果について、寒地土木研究所月1）

物体の色は、土木分野では一般的にマンセル値 を報、第790号、pp.53-59、2019.

用いて定量的に表現されるが、ある物体（またはある

3） 日本産業規格：JIS Z 8102:2001 物体色の色名塗装色）が実際にどのような色（の光）を発すること

4） 笠間聡：円柱および角柱形状の物体の直射日光下になるのかは、その物体に当たる光源の色次第であにおける色彩の認知に関する実験の試行、景観・る。一方で、その物体の発した色の光を我々の目で受

デザイン研究講演集、No.18、pp.15-22、2022.

け止めたときに、その光、その物体がどのような色に

5） 日本色彩学会：色彩用語事典、東京大学出版会、

見える（知覚される）かもまた、我々の視知覚または
8）

色の認知メカニズム次第である 。

p.35、2003
6） 鈴木広隆、登石久美子：5.6.1 昼光シミュレーシ

これらについて、我々の視知覚や脳の働きは定性的ョンソフトウェアの開発、国土交通省 総合技術には理解されているものの、定量化できていない部分

研究開発プロジェクト「エネルギー自立循環型建はあるし、個人差や細かな状況の違いを超えて一般化

築・都市システム技術の開発」（平成13-17年度）

できる問題なのかも不確かである。

報告書、pp.419-426、2005.

土木工学における色彩検討の分野で、生理学的な分

7） 国立天文台：こよみの計算

野にまで足を踏み入れる必要はないと考えるが、少な

https://eco.mtk.nao.ac.jp/cgi-bin/koyomi/

くとも物理的な領域で起こる現象として、今回のケー

koyomix.cgi（2024年5月24日確認）

スのように複数の光源に照らされる構造物や環境があるときには、それらの物体が異なる発色をし、それを26

8） 近藤恒夫：景観色彩学、理工図書、pp.19-26、
1986.

笠間 聡
KASAMA Satoshi

福島 宏文
FUKUSHIMA Hirofumi

寒地土木研究所
特別研究監付地域景観チーム
主任研究員
一級建築士

寒地土木研究所
特別研究監付地域景観チーム
上席研究員

寒地土木研究所月報№860

2024年８月