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■スペクトル処理で遊ぶためのMathematicaノートブック

　色処理・スペクトル処理で遊ぶためのMathematicaノートブックを作ってみました(Mathematicaノートブック, PDF)。このノートブックはあくまで遊び用ですから、「できること」はとても限られています。けれど、Mathematica初級者が(Mathematicaの使い方を覚えながら)色処理・スペクトル処理を行おうとする時のスタート地点としてならば、少し役に立つかもしれません。例えば、plotSpector red なんてタイプすれば、右の画像中にあるようなカラフルなスペクトル・グラフが表示されたりします(右の例はシアンを表示したものですが)。また、rgb = fitSpector cyan, red, green, blue なんてタイプすれば、シアン色を(スペクトル分布を考慮した上で)RGBに分解できます。もちろん、fitSpector hogeColor, cyan, magenda, yellowなら、hogeColorをcyan,magenda,yellowというスペクトルで再構成できるわけです。あるいは、setcolor cyan ; {L, a, b} なんて入力すると、任意のスペクトルをLab色度座標を計算したりできる…という具合です。

　このノートブックの一つの特徴は、連続する「スペクトル」を(離散的なリスト)でなく「関数」として取り扱うところです。ですから、cyan467.34なんて入力すると、波長467.34nmでのシアンの光強度が出力されたりもします。そして、そんな関数主体の使い方をしてみることで(例えば plotSpector .5 D65# + .5 D50# & という風に)、「純関数(無名関数)」を使うことにも慣れてくるといった副次的な効果もあるかもしれません。

■Spectrum Color Conversion

　Spectrum Color Conversion は分光的な色変換を行うことができるWEBページです。 Spectrum Color Conversion::RGBtoCMY はディスプレイで用いられているような赤・緑・青のRGB加算混色で示された色（スペクトル）を、印刷などで用いられているシアン・マゼンダ・イエローのCMY減算混色で表現された色（スペクトル）へと変換します。その逆に、CMYからRGBへの変換を行うのが、Spectrum Color Conversion::CMYtoRGB です。各色に対する入力値は、RGBtoCMY・CMYtoRGBのいずれの場合も、0から255までの値を入れるようになっています。なお、CMYtoRGB の際のD65という欄には、255という数値が入っていますが、これは減算混色時にインクを照らす照明光の明るさです。この数値を変える必要は特にありませんが、もしも、この照明光D65の強度を変えたりしてみれば、その強度に応じて明るくなったり・暗くなったりすることは確認できると思います。

　CMY<=>RGB の色変換の際に用いている基準は、「スペクトル強度の差の自乗和が最小になること」です。つまり、人の視覚特性などに特化した色変換ではなく、単純に分光強度の形状が近くなるような色変換を行っています。また、赤・緑・青、および、シアン・マゼンダ・イエローの各色のスペクトルは非常に大雑把な値を使っています。特に、シアン・マゼンダ・イエローに関しては、印刷で用いられているインクとは異なり、比較的理想に近い吸収スペクトルの場合を示しています。もしも、赤・緑・青、および、シアン・マゼンダ・イエローの各色のスペクトルを眺めてみたい場合には、RGBtoCMYやCMYtoRGBの入力値として、単色だけを255にして、それ以外の色を0にしてみて下さい。たとえばシアンだけがある場合の単色スペクトルを眺めたければ、シアン=255, マゼンダ=0、イエロー=0にする、という具合です。すると、その色だけを使った時のスペクトルを見ることができるわけです。ただし、減産混色の場合に表示されるのは、いわゆる吸収スペクトルではなく、インクに吸収されなかったスペクトルということになります。また、CMYが示している量には対数変換がかけられています。

　RGBtoCMYとCMYtoRGBは、相互に入力スペクトルと再現されたスペクトルを比較することもできますから、RGBとCMYの間で相互に色変換を繰り返しながらスペクトルの変化を眺めてみるのも面白いかもしれません。

　なお、このSpectrum Color Conversion は、離散化を必要としない連続的なスペクトル演算・表示を扱うためのパッケージをWolfram Technology 社のMathematica上で作成し、webMathematica エンジンを用いることで、web アプリケーションとして動作しています。

• 分光画像処理入門
• 応用Mathematica

■「無名関数」と「吾輩は猫である」

　夏目漱石の「吾輩は猫である」は、雑誌「ホトトギス」に1905年1月に発表された。最初は、冒頭の章だけで完結する短い読み切り小説だった。

　吾輩は猫である。名前はまだ無い。　…吾輩がこの家へ住み込んだ当時は、主人以外のものにははなはだ不人望であった。どこへ行っても跳ね付けられて相手にしてくれ手がなかった。いかに珍重されなかったかは、今日に至るまで名前さえつけてくれないのでもわかる。

　「吾輩は猫である」を連想したのは、Mathematicaの「純関数」の勉強のための練習題材を書いていたときだ。Mathematica の入門・中級の講習会に参加すると、この純関数とやらが登場した途端に、講師が話す内容を見失ってしまうことが多い。講師の筋道が見えなくなってしまう理由は、純関数の必要性・存在価値といったものが今ひとつわからないままに、純関数がいきなり登場してくるからである。もちろん、「（数値でなく）関数を引数として与える」ということに慣れていない生徒が多いこともあって、いつも、純関数が登場した瞬間に、何かその場が失速したような感覚を受ける。

　話の流れ・必然性がなくても、文法をただ暗記することができる人であれば、おそらく何の問題もないのだと思う。あるいは、他のプログラミング言語をよく知っていて、文法の必然性が自然と理解できる人たちであったなら、これもまた問題は起きないのだろうと思う。しかし、私も含めて、入門・中級の講習会に来ているような、そうでない多くの人たちの場合は、純関数が登場した途端に、話についていけなくなることが多いように感じるのである。

　Mathematica における純関数 "Pure Function" というのは名前(シンボル)を持たない関数で、ほかの関数への引数などとして、関数の内容を書いた一瞬だけ使われるものだ。もう少し違う呼び方をしてしまえば、つまりそれは「無名関数」だ。「無名」というところが重要で、名前がないから、使ったら最後もう二度と呼ぶ・使うことはできない、ということである。つまりは、「使い捨ての関数」だ。この「関数を使い捨てる」というところで、どうしても引っかかってしまう。値を入力するのであれば、あまり考えることなどせずに、数字キーを2・3回押せばすむ。だから、値に名前（シンボル）と付けずに、使い捨てにすることには慣れている。けれど、関数を書く場合には、（ハッカーでない私たちは）頭も多少使わざるをえない。すると、せっかく考えて・苦労して書いたのだから、名前をつけて、あとで呼んでまた使うことができるようにしたい、などと思ってしまうのである。使い捨ての「無名」ということと、苦労をともなう「関数」ということを、なかなか重ね合わせることができないのである。

　そこで、自分なりの「純関数の存在価値・意義」を作ることで、その存在意義を納得したくて、純関数を使った例題を作ってみた。実は、それが前回の Spectrum Color Conversion を動かしているベース部分、「離散化を必要としない連続的なスペクトル演算・表示を扱うためのパッケージ」である。これは、無名関数（純関数）を使うための例題である。このパッケージを使うと、スペクトルを描くのに、

plotSpector[ (128 red[#] + 255 blue[#])& ];

(128 red[#] + 255 blue[#])&

rgb=fitSpector[(D65[#]-128 cyan[#])&,red,green,blue]

　こんな例題を作ることで、無名関数アレルギーが低減した、と言いたいところなのだけれど、関数を使い捨てることには、やはりまだ慣れることができそうにない。関数を引数として渡すことは自然に感じられるようになっても、無名関数に名前をつけて、再度その関数を呼んでみたい気持ちはなかなか止められそうにない。名前をつけるより、その関数の中身をそのまま書いた方がわかりやすいとわかっていても、単純な名前をつけてしまいたくなる欲望はなかなか止められそうにない。

　その理由を考えてみると、やはり、苦労をともなう「関数」を使い捨ての「無名」にしてしまう、ということに一因がある。そして、もう一つ、名前をつけることで、単純化して安心してしまいたくなる、ということがあるように思う。ほんの何文字かの関数であっても、その内容を自分の頭で考えるよりは、なにがしかの単純な言葉で表現された関数名を聞いて納得したくなることがあるように思う。

　「吾輩は猫である」の第一章の最後、つまり、当初の読み切り短編小説「吾輩は猫である」はこのように結ばれる。

　吾輩は御馳走も食わないから別段 肥りもしないが、まずまず健康でびっこにもならずにその日その日を暮している。鼠は決して取らない。おさんは未だに嫌いである。名前はまだつけてくれないが、欲をいっても際限がないから生涯この教師の家で無名の猫で終るつもりだ。

■The Lunar Surface Telescope

　年月日を指定し、その日、月がどのように見えるかを計算・表示するのが、The Lunar Surface Telescope です。今日、１年後の明日、あるいは、何年も前の昨日の月が、どんな風に太陽に照らされているかを眺めることができます。あなたが生まれた日、何百年も前の誰かが生まれた日、月はどのように地球を照らしていたのでしょうか？その日、月は丸く満ちた満月だったのでしょうか、それとも、薄く光る三日月だったのでしょうか？

　ある日の太陽に照らされた月の表面とを眺めることができるのが、The Lunar Surface Telescopeです。The Lunar Surface Telescopeで、いつかの日に眺めた月を見て、その日の月を誰かに見せたりするのも面白いかもしれません。「この文章を書いている今日」、2007年5月28日の月はこんな感じ(リンク先)です。そして、「あなたがこの文章を読んでいる今日」の月は、下のような姿をしています。ほんの少しの間、いつかの月を眺める時間旅行に出かけてみるのは、いかがでしょうか。

■The Lunar Timescope

　The Lunar Timescope は携帯電話用の The Lunar Surface Telescope です。携帯電話を手にすれば、「いつかの月」を眺めることができます。朝の満員電車の窓際で、昼休みの机の片隅で、夜のバスの席で揺られながら、過去や未来の「ある日の月」を眺めることができます。

　過去や未来の月を眺めてみたり、今日や明日の月を眺めてみたり…、そんな風に色んな毎日の月を眺めてみれば、少しづつ月が揺れ動いていることもわかるかもしれません。ゆっくり、けれど、容赦ないほど早く流れていく時の中で眺めることが難しいような、月の顔が移り変わるようすを眺めることができます。鞄やポケットに入れた携帯電話の画面を通して、そんな時間や月のさまの移り変わりを眺めることができます。

　歴史の教科書に載っている有名な日に浮かんでいたはずの月、有名ではないけれどあなたにとっては大事な日に見えるだろう月、そんな色んな月を携帯電話で見ることができるのが、The Lunar Timescope です。携帯電話のブックマークに登録しておけば、いつか、役に立つこともあるかもしれません。左のQRコード、あるいは、このURLを携帯電話に登録すれば、手にした携帯電話を入り口にして、時間をまたぐ月見旅行に出かけることができるのです。紀元前4000年の夜にナイル川を照らしていた月、昨日の夕方に空に浮かんでいた月、どんな月も、携帯電話の画面に浮かんでくるはずです。

　今の時代、あなたの手元にはいつも携帯電話がある…という人も多いことでしょう。自分が手にして、自分のいつも手元にある道具だからこそ、その道具を介して時間や空間の中をワープすることができたなら、どうなるだろう？…と思うことがあります。そんな、時間や空間の中を自由に操ることができる道具を手元に作り出すことができたら…と思い、こんな道具を作ってみました。