색각의 속성에 대하여

1. 색각의 속성

방사선의 파장 중 적외선은 망막까지 침투하고, 광감각반응은 일으키지 않습니다. 자외선은 각막과 수정체에 흡수되어서 망막에 미치지 못합니다.
우리의 눈이 감각 반응을 일으키는 파장의 범위는 380~ 750nm로써 이를 가시광선이라고 하는데, 이 가시광선의 각 파장에 따라 각각 다른 광감각반응을 일으켜서 색감을 느끼게 만드는 기능을 색각이라고 합니다.

2. 분광시감도

우리의 눈에는 같은 양의 에너지를 가진 각 파장의 빛의 밝기가 파장에 따라서 각각 다르게 됩니다. 이를 ‘시감도’라고 하는데 각 파장의 시감도를 측정하여 얻은 것을 도표로 나타낸 것을 시감도곡선이라고 한다. 이때의 시감도 곡선을 명소시 곡선이라고 합니다. 그러나 암순응 상태에서 각 파장 특유의 색감은 느낄 수 없고 밝기만 느낄 수 있는데 이때 파장 510nm의 청색을 가장 선명하게 느끼며 이때의 시감도곡선은 암소시곡선이라고 합니다.
국제조명위원회에 따른 시감도 곡선의 측정은 명소시에서는 10asb이상, 암소시에서는 0.1 asb이하에서 측정합니다. 이처럼 낮에는 황록색을 띤 물체를 밝게 보고 청색을 가진 것을 어둡게 보는 것이 석양 무렵에는 반대로 청색을 띤 물체를 더 선명하게 느끼게 됩니다. 이러한 현상을 ‘퍼킨스 현상’이라고 합니다.

3. 색각의 세 가지 속성

색의 감각은 다음 세 가지 성질로 규정됩니다.
1) 색상
2) 명도
3) 채도
우리 눈으로 식별할 수 있는 색의 수는 750만 종류라고 합니다. 이 색들은 이 세 가지 색의 속성 차이의 조합이고, 실제로 존재하는 색의 종류는 무한에 가깝습니다.
1) 색상
색상은 빨강, 노랑, 보라 등의 명칭을 붙이는 것으로 스펙트럼 파장의 종류를 말합니다. 색상은 파장이 변하게 되면 자연히 변화하여 서로 다른 색으로 느껴지는 것인데 파장의 차이가 작을 때에는 색의 변화를 느낄 수 없습니다. Konig의 연구에 의하면 정상인은 약 165 가지 색상을 구별할 수 있다고 합니다.
2) 명도
스펙트럼 중 각 단색 파장에 대한 눈의 자각적인 밝기를 명도라고 합니다. 파장의 강하기가 곧 명도에 해당하는 것입니다.
일정한 색상을 띄는 이 파장의 에너지에 의해 규정되는 것으로 에너지가 강하면 하얀색에 가까운 밝은 색, 약하면 검은색에 가까운 어두운 색으로 보이게 됩니다.
동일 에너지의 단색파장이라도 파장의 종류에 따라 명도가 달라집니다.
이 파장의 명도와의 관계를 나타낸 것을 시감도곡선이라고 합니다.

3) 채도
스펙트럼 중에서 어느 파장의 순수감도를 채도 또는 포화도 라고 합니다. 이 파장의 광선이 혼합된 색일수록 채도가 낮아집니다.
4) 가법혼색
빨강, 초록, 파랑의 세 가지 색을 동시에 백색 스크린에 비춰보면, 색광의 겹치는 강약에 따라 수많은 종류의 혼합색을 만들 수 있습니다.
이렇게 혼합색을 만드는 기본이 되는 빨강, 초록, 파랑을 ‘빛의 3원색’ 혹은 ‘가법혼색의 3 원색’이라고 합니다.
빨강과 초록색의 혼합으로 빨강 파장의 에너지가 강하면 오렌지색으로, 초록 파장의 에너지를 올리면 순차적으로 황색, 황록색으로 변해갑니다.
빨강과 파랑의 혼합색도 2색 파장의 에너지에 의해 적자,자색의 색상으로 변해갑니다.
초록과 파랑은 녹청 등의 색깔로 됩니다.
빨강, 파랑, 초록의 3원색을 동시에 같은 에너지로 혼합시키면 백색광이 됩니다.

5) 영 헬름홀츠의 3원색설
1853년 Young과 Helmholz에 의해 설명된 색각설로 망막에는 세 종류의 시세포와 그 각각의 세포에 연결된 세 종류의 신경섬유가 있는데, 이 세 종류의 시세포의 자극과 그 혼합 정도에 따라서 각각의 색이 나타난다는 것입니다.
이 세 종류의 세포는 스펙트럼이 긴 파장인 빨간색 광에 주로 대응하는 시세포와 중간파장인 초록색광에 주로 대응하는 시세포, 그리고 짧은 파장인 파랑 색광에 대응하는 시세포로 나누어집니다. 이 세 종류의 시세포 중 빨강과 초록에 대응하는 시세포가 동시에 똑같은 수준으로 흥분하면, 노랑 색각으로 느끼고 빨강과 초록에 대응하는 시세포에서 빨강 쪽의 흥분도가 크면, 오렌지색의 색각으로 느끼며, 파랑과 초록에 대응하는 시세포가 똑같이 흥분하면 이때는 적자색의 색각으로 나타납니다.
예를 들면 황색의 물체를 보았을 때 세 종류의 시세포 가운데 빨강과 초록만 똑같이 흥분한 후 그 신호를 대뇌의 중추에 전달되어 황색의 색각이 나타납니다.
결국 이 세 종류의 시세포의 흥분도에 의한 비율에 따라 각각의 색상을 느끼게 되고, 비율이 동률이면 무채색 즉 백색, 회색으로 느껴집니다. 각 시세포의 흥분 정도에 따른 에너지가 크면 명도가 커져서 밝게 느끼고, 에너지가 적으면 어둡게 느껴집니다.