빛의 삼원색1

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§ 색깔을 인식하게 되는 기구
색깔을 인식하게 되는 기구에 대한 생리화학적 연구나 색깔의 분류, 그 종류와 강도의 측정방법 등에 대해서는 그동안 많은 연구가 이루어져 왔으며, 또한 계속되고 있다. 색깔을 인식하게 되는 기구에 관한 연구와 설명은 후술하는 미각, 즉 맛 또는 후각, 즉 냄새의 경우보다 더 앞섰으며, 특히 후자들의 경우 그 종류나 강도를 측정할 물리․화학적 방법이 전혀 없는 데 비해 색깔의 경우에는 이와 같은 물리․화학적 측정방법들이 발달되어 있을 뿐만 아니라 눈으로 직접 판단하는 경우보다 월등히 정확하고 특히 재현성이 높다.
색깔은 물체에서 발산 또는 반사되는 각양의 파장을 가진 광선이 인체의 눈을 통해서 망막에 도달하여 이 망막을 시발점으로 하여 복잡하고 다양한 생리화학적 변화가 일어나 신경자극으로서 더욱 복잡하고 다양한 생리화학적 변화가 일어나 신경갖극으로서 더욱 복잡한 경로를 거쳐서 뇌에 전달되어 결국 형태와 색깔로서 인식하게 된다.
한편 사람이 색깔로서 인식하게 되는 광선의 파장은 매우 제한되어 있으며 대체로 380nm에서 780nm 사이이다.

1. 색깔의 분류방법
㉠ 뉴우톤의 색깔원
색깔의 분류방법 중 가장 단순한 것은 소의 뉴우톤의 색깔원이 있다. 뉴우톤은 태양의 광선을 프리즘으로 9종류의 단색의 스펙트럼 색깔로 분리하고, 이 색깔들을 원의 둘레에 분류하였다.
이들 색깔은 스펙트럼 중의 단색광으로 볼 수 있으므로 스펙트럼 색깔로 알려져있으며, 한편 적자색은 스펙트럼 중의 단색광으로 얻을 수 없기 때문에 비스펙트럼 색깔이라고 불려진다.
이상의 색깔원에서 서로 마주치고 있는 색깔은 보색으로 알려져 있으며, 이 서로 보색관계에 있는 단색광들을 혼합할 때는 백색으로 보인다. 반대로 태양광선과 같은 백광이 어떤 용액을 통과할 때 실제 훕수되는 단색파장은 그 용액의 색깔이 가령 빨간색이라고 할 때 그 빨간색과 서로 보색관계에 있는 청녹색이 된다.
한편 백광에서 9종류의 스펙트럼 색깔을 얻을 수 있는 것과 마찬가지로 이상의 9종류의 스펙트럼 색깔을 적당히 섞을 때는 백광을 얻게 되는 사실이 알려져있다.
영-헬름홀츠의 삼원색 학설
1804년에 물리학자 영은 사람의 눈의 망막에는 빨간색, 초록색, 푸른색의 광선에 반응하는 세 종류의 수용체들이 분포되고 있으며, 모든 색깔은 이상의 수용체를 통해서 얻어지는 신경자극이 합성되어 뇌에 전달되어 얻어진다는 삼원색 학설을 제안했었다.
이와 같은 영의 삼원색 학설은 1896년에 물리학자며 생리학자인 헬름홀츠에 의해서 좀더 정량적으로, 다시 말해서 수량적으로 정리되어 발표되었기 때문에 일반적으로 영-헬름홀츠의 삼원색 학설로 알려져 왔다.
이 학설은 각종의 해부학적 연구의 결과들, 예로서 사람의 눈의 망막에 실제로 빨간색, 초록색, 푸른색의 광선에 반응하는 세 종류의 수용체들만 존재한다는 사실, 그리고 지금까지의 여러 연구들에 의해서 지지받아 왔다. 한편, 색맹의 원인은 이상과 같은 수용체들, 즉 원추체들을 형성하는 유전자의 결함에 기인하는 것으로 생각되고 있다.

㉡ 혜링의 사원색 학설
이상의 난점을 설명하기 위해 생리학자 혜링은 1875년에 전술한 삼원색 이외에 노란색을 더 추가하여 사원색 학설을 제안했다. 이 학설에서 빨간색과 초록색을 한 쌍의 관련된 색깔로, 노란색과 푸른색을 위의 쌍과 반대가 되는 또 하나의 한 쌍의 색깔들로 설명하고 있다.
그러나 현재에 있어서는 이상의 두 학설은 서로 모순되는 또한 상반되는 학설들이 아니라 사람이 색깔을 인식하게 되는 단계적 과정을 차례로 설명하고, 서로 보완해 주는 학설들로 생각되고 있다.
즉, 사람의 눈의 망막에는 광선의 명암도, 즉 흑, 백의 인식에 관계되는 간상체들과 빨간색, 초록색, 푸른색에 반응하는 세 종류의 원추체들이 존재한다. 그러나 이상의 수용체에서 받은 자극들이 torRKf에 관한 정보로 뇌에 전달되는 과정에서 이상의 자극들이 신경신호로 바꿔질 때 명암도, 빨간색과 초록색, 노란색과 푸른색의 신경신호들로 바꿔져서 전달되는 것으로 생각되고 있다.
색깔의 분류와 측정
색깔의 분류와 측정에 실제 사용되고 있는 방법으로서는 가장 일반적으로 사용되고 있는 C.I.E.체계, 그리고 특히 식품에 널리 사용되고 있는 먼셀 체계와 헌터 체계들이 있다. 이상의 여러 체계에 대해서 간단히 설명하면 다음과 같다.

㉢ C.I.E.체계
이 C.I.E.체계는 모든 색깔은 빨간색, 초록색과 푸른색의 세 종류의 기본색을 적당하게 배합함으로써 재현할 수 있다는 원칙에 그 근거를 두고 있다. 이상의 기본색들의 기준으로는 파장 700.0nm의 빨간색, 546.1nm의 추록색과 435.8nm의 푸른색을 1: 4.597 : 0.0601의 강도비율로 혼합할 때 백광을 형성하는 사실에 입각하여 이상의 강도비율의 단파장의 광선을 기본색으로 하고 있다.
어떤 임의의 색깔의 빨간색, 초록색과 푸른색의 비율 a,b,c는 다음과 같은 식으로 표시될 수 있으며, 그 색깔의 삼자극치라고 불려진다.
실제에 있어서는 이상의 자극치 중에는 부의 수치를 갖는 경우가 있기 때문에, 좌표전환을 실시하여 언제나 정의 수치를 갖도록하며 X,Y,Z의 삼자극치로 표시하도록하고 있다.
먼셀의 색깔 분류체계
이 시스템에서는 어떤 임의의 색깔에 대해서 색상, 명도 또는 명암도, 채도 또는 색채도의 세 가지의 특성으로서 설명하고자 하는 간소화된 삼원색 체계의 하나이다.
색상은 10개의 색상으로 구성되고 있으며, R,Y,G,B,P하고 그 중간 색상인 YR,GY,BG,PB,RP로 표시되고 있다. 이 개개의 색상은 0에서 10까지로 분류되고 있으며, 위의 기호에 해당하는 색상들은 각 그 중간치, 즉 5에 해당한다.
명암도는 밝기를 나타내는 수치며 색상에 대해서 수직으로 표시되고 있으며, 0에서 10으로 구분되고 있다.
색체도는 구형모델의 중심에서 0으로부터 수치로 표시되며 실제 존재하는 색소에 의해서 표시될 수 있는 가장 맑은, 선명한 색채도가 10이 된다. 따라서 0이란 수치는 가장 맑지 않은, 즉 흐린, 침침한 색깔을 의미한다.

㉣ 헌터의 색깔 분류체계
이 헌터의 색깔 분류체계는 엄격하게는 삼원색 분류체계의 하나라기보다 헤링의 사원색 학설에 그 근거를 두고 있는 분류법이다. 이 헌터 체계에서는 어떤 임의의 색깔의 특성들은 명암도를 나타내는 L, 빨간색과 초록색으로 이어진 좌표상에 표시되는 a 또는 -a, 노란색과 푸른색으로 이어지는 좌표상에 표시되는 b 또는 -b로써 표시된다.
여기서 명암도 L은 100과 0사이의 어떤 위치에 표시되나, 0과 100 사이의 수치는 비례직으로 설정되어 있지 않다는 점에 유의해야 한다. 그리고 어떤 임의의 색깔은 먼셀 체계의 경우와 마찬가지로 입체적으로 표시되는 점에도 유의할 필요가 있다.
이상의 두 개의 색깔 분류체계는 이를 위하여 개발된 각종의 기기를 사용하여 그 특성을 측정할 수 있도록 되어 있으며, 전술한 바와 같이 각종 식품의 색깔 특성의 측정에 널리 사용되고 있다.