색각은 유기체 또는 기계가 반사, 방출 또는 전송하는 빛의 파장 (또는 주파수)을 기준으로 개체를 구별 할 수있는 능력입니다. 다양한 방법으로 색상을 측정하고 정량화 할 수 있습니다. 사실, 사람의 색에 대한 인식은 주관적인 과정으로, 들어오는 빛이 여러 종류의 원추 세포와 반응 할 때 발생하는 자극에 대해 두뇌가 반응합니다. 본질적으로, 다른 사람들은 조명 된 동일한 물체 또는 광원을 다른 방식으로 보게됩니다.
파장 및 색조 검출
Isaac Newton은 분산 프리즘을 통과 할 때 백색광을 성분 색으로 분리 한 후에 다른 프리즘을 통과시켜 백색광을 만들기 위해 재결합 할 수 있음을 발견했습니다.
특징적인 색상은 길고 짧은 파장 (그리고 그에 따라 낮은 주파수에서 높은 주파수까지), 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색 및 보라색입니다. 파장의 차이가 충분하면 지각 된 색조의 차이가 발생합니다. 파장에서의 눈에 띄는 차이는 청녹색 및 황색 파장에서 약 1 nm에서 더 긴 적색 및 더 짧은 청색 파장에서 10 nm 이상까지 다양하다. 인간의 눈은 수백 가지의 색조를 구별 할 수 있지만 순수한 스펙트럼 색상을 함께 혼합하거나 흰색 빛으로 희석하면 구별 가능한 색도가 상당히 높아질 수 있습니다. [모호한]
광도가 매우 낮 으면 시력 검사가 필요합니다. 빛은 망막의 막대 세포에 의해 감지됩니다. 로드는 500 nm 근처의 파장에 최대한 민감하며 컬러 비전에서 거의 역할을하지 않습니다. 일광과 같은 더 밝은 빛에서 시력은 광채입니다. 빛은 색각을 담당하는 원추 세포에 의해 감지됩니다. 원뿔은 다양한 파장에 민감하지만 555 nm 근처의 파장에 가장 민감합니다. 이 부위들 사이에서 망막의 시력이 작용하고 막대와 원추 모두 망막 신경절 세포에 신호를 보낸다. 희미한 빛에서 일광으로의 색상 지각의 변화는 푸르 킨제 (Purkinje) 효과로 알려진 차이를 발생시킵니다
“흰색”에 대한 인식은 가시 광선의 전체 스펙트럼에 의해 형성되거나 색상 수용체가 거의없는 동물에서 단 몇 개의 파장의 색상을 혼합하여 형성됩니다. 인간의 경우, 백색광은 적색, 녹색 및 청색과 같은 파장 또는 청색 및 황색과 같은 보색 색상 쌍을 조합함으로써인지 될 수있다.
생리적 지각의 생리학
색상의 인식은 원추 세포로 알려진 다른 분광 감도를 가진 안료를 함유 한 특수 망막 세포에서 시작됩니다. 인간에게는 세 가지 유형의 원뿔 (cones)이 세 가지 스펙트럼에 민감하여 삼색 색 비전이 생깁니다.
각각의 원뿔은 oscin apoprotein으로 구성된 안료를 함유하고 있으며 11-cis-hydroretinal 또는 드물게 11-cis-dehydroretinal에 공유 결합되어있다.
콘은 분광 감도의 피크 파장의 순서에 따라 보통 짧은 (S), 중간 (M) 및 긴 (L) 콘 유형으로 분류됩니다. 이 세 가지 유형은 우리가 알고있는 특정 색상과 잘 일치하지 않습니다. 오히려 색의 인식은 망막에서 이러한 세포의 차동 출력으로 시작하는 복잡한 과정에 의해 이루어지며 시각 피질과 두뇌의 연합 영역에서 마무리 될 것입니다.
예를 들어, L- 원뿔은 단순히 적색 수용체로 언급되지만, 마이크로 분광 광도계는 피크 감도가 스펙트럼의 녹황색 영역에 있음을 보여 주었다. 비슷하게, S-와 M- 원추는 청색과 녹색에 직접적으로 대응하지 않는다. 따라서 RGB 색상 모델은 색상을 표현하기위한 편리한 수단이지만 인간의 눈에있는 원추 유형을 직접 기반으로하지는 않습니다.
사람의 원추 세포의 최대 반응은 소위 정상적인 색각을 가진 개인들 사이에서도 다양합니다. 일부 비인간 종에서는이 다형성 변이가 훨씬 더 크며 적응력이 좋을 수 있습니다.
이론
컬러 비전의 두 가지 보충 이론은 삼색 성 이론과 상대 프로세스 이론입니다. 위에서 언급 한 바와 같이 Thomas Young과 Hermann von Helmholtz가 19 세기에 제안한 삼색 성 이론 또는 Young-Helmholtz 이론은 망막의 3 가지 유형의 원뿔이 파란색, 녹색 및 빨간색에 우선적으로 민감하다고 말합니다. 에왈드 헤링 (Ewald Hering)은 1872 년에 상대 프로세스 이론을 제안했다. 그것은 시각 체계가 적색 대 녹색, 청색 대 황색, 흑색 대 백색을 적대적인 방식으로 해석한다고 기술하고있다. 두 이론 모두 이제는 유효한 것으로 받아 들여지고 시각적 인 생리학의 다른 단계를 설명하고 오른쪽 다이어그램에서 시각화합니다. 녹색 ← → 마젠타 및 파랑 ← → 노란색은 상호 배타적 경계가있는 비늘입니다. “약간 부정적인”양수가 존재하지 않는 것과 같은 방식으로, 한 눈은 푸르스름한 노란색 또는 붉은 녹색을 감지 할 수 없습니다. (그러나 불가능한 색상은 양안의 경쟁으로 인해 감지 될 수 있습니다.)
인간의 눈에있는 원추 세포
콘형 이름 범위 피크 파장
에스 β 400-500 nm 420-440 nm
엠 γ 450-630 nm 534-555 nm
엘 ρ 500-700 nm 564-580 nm
빛의 파장의 범위는 이들 수용체 유형의 각각을 다양한 정도로 자극한다. 예를 들어 황록색 빛은 L과 M 원뿔을 똑같이 강하게 자극하지만 S 원뿔을 약하게 만 자극합니다. 반면에 붉은 빛은 M 콘보다 훨씬 많은 L 콘을 자극하고 S 콘은 거의 발생하지 않습니다. 파란 – 녹색 빛은 L 원추보다 M 원뿔을 자극하고 S 원뿔은 좀 더 강하게 자극하며 또한 막대 세포의 최고 자극제이기도합니다. 청색광은 적색 또는 녹색 빛보다 S 원뿔을 더 강하게 자극하지만, L 및 M 원추는보다 약하게 자극합니다. 뇌는 수용체의 각 유형의 정보를 결합하여 각기 다른 파장의 빛에 대한 다양한 인식을 발생시킵니다.
L 및 M 원뿔에 존재하는 옵신 (photopigment)은 X 염색체에 코딩되어 있습니다. 이들의 결함 인코딩은 두 가지 가장 일반적인 형태의 색맹으로 이끈다. L 원뿔에 존재하는 옵신을 암호화하는 OPN1LW 유전자는 고도의 다형성을 가지고있다 (Verrelli와 Tishkoff에 의한 최근 연구에서 236 명의 남성 샘플에서 85 개의 변이가 발견됨). 아주 작은 비율의 여성들은 각 X 염색체상의 L 옵신에 대한 유전자에 대해 다른 대립 유전자를 가지고 있기 때문에 여분의 유형의 색 수용체를 가질 수 있습니다. X 염색체 불 활성화는 각각의 원추 세포에서 오직 하나의 옵신 만 발현되지만, 두 유형 모두 전반적으로 발생한다는 것을 의미하며, 따라서 일부 여성들은 어느 정도의 4 색 색상 시력을 나타낼 수 있습니다. M 원추체로 표현 된 옵신을 암호화하는 OPN1MW의 변이는 드물고, 관찰 된 변이 형은 분광 감도에 아무런 영향을 미치지 않는다.
인간 두뇌의 색
색 처리는 초기 색상 상대 메커니즘을 통해 시각 시스템 (망막 내조차도)에서 매우 초기 단계부터 시작됩니다. 따라서 Helmholtz의 삼색 성 이론과 Hering의 상대 프로세스 이론은 모두 정확하지만 수용체 수준에서 삼 염색체가 발생하고 상대방 과정은 망막 신경절 세포 수준 이상에서 발생합니다. 헤링의 이론에서 상대적인 메커니즘은 적색 – 녹색, 청색 – 황색, 밝은 – 어두운 색의 반대 색 효과를 나타냅니다. 그러나, 시각 시스템에서, 그것은 반대되는 상이한 수용체 유형의 활성이다. 일부 초자 망막 신경절 세포는 적색과 녹색의 대립에 느슨하게 대응하는 L과 M 원뿔 활성에 반대하지만 실제로 청록색에서 자홍색으로 축을 따라 움직입니다. 작은 bistratified 망막 신경절 세포는 L 콘과 M 콘에서 입력하는 S 콘에서 입력 반대합니다. 이것은 종종 푸른 황색의 적대감에 해당하는 것으로 생각되지만 실제로는 노란색 – 녹색에서 보라색으로 색상 축을 따라 움직입니다.
시각 정보는 시신경을 통해 망막 신경절 세포에서 뇌로 보내지는데, 두 개의 시신경이 만나는 지점과 측두엽 (반대쪽) 시야의 정보가 뇌의 다른면을 가로 지르는 지점입니다. 시신경 교차 후 시신경은 시신경으로 불리며, 시상 하부로 들어가서 측뇌 골 핵 (LGN)에서 시냅스됩니다.
옆의 무질서 핵은 층 (영역)으로 나누어 지는데, 그 중 세 가지 유형이있다. 주로 M 세포로 구성된 M 층, 주로 P 세포로 구성된 P 층과 koniocellular laminae이다. M 세포와 P 세포는 대부분의 망막에서 L과 M 원뿔로부터 상대적으로 균형 잡힌 입력을 받는다. 비록 이것이 중추 신경 세포가 P 층에서 시냅스되는 상태로 fovea에서는 그렇지 않을 것으로 보인다. 동 세포 세포 층은 작은 bistratified ganglion 세포로부터 축삭을받습니다.
LGN에서 시냅스 후, 시신경은 후두엽 내의 뇌 뒤쪽에 위치한 1 차 시각 피질 (V1)로 되돌아 간다. V1 안에 뚜렷한 밴드 (줄무늬)가 있습니다. 이것은 또한 “striate cortex”라고도하며, 다른 피질의 시각적 영역은 집합 적으로 “외재 피질”이라고합니다. 이 단계에서 색상 처리가 훨씬 더 복잡해집니다.
V1에서는 간단한 3 색 분리가 무너지기 시작합니다. V1의 많은 셀은 다른 일부보다 스펙트럼의 일부 영역에 더 잘 응답하지만,이 “색상 튜닝”은 종종 시각 시스템의 적응 상태에 따라 다릅니다. 빛이 상대적으로 밝 으면 장파장 빛에 가장 잘 반응 할 수있는 주어진 세포는 자극이 비교적 어둡다면 모든 파장에 반응 할 수 있습니다. 이 세포들의 색 조율이 안정적이지 않기 때문에, 일부는 V1에서 뉴런의 상대적으로 작은 다른 집단이 색각에 영향을 미친다고 생각합니다. 이러한 특수화 된 “색 세포”는 종종 국부적 인 콘 비율을 계산할 수있는 수용 필드를 가지고 있습니다. 그런 “두 배 상대”세포는 Nigel Daw에 의해 금붕어 망막에서 처음 기술되었다; 영장류에서의 그들의 존재는 David H. Hubel과 Torsten Wiesel에 의해 제안되었고 이후에 Bevil Conway에 의해 증명되었다. 마가렛 리빙스톤 (Margaret Livingstone)과 데이비드 허벨 (David Hubel)이 보여 주듯이, 두 배의 상대 세포는 얼룩 (blob)이라고 불리는 V1의 국소화 된 지역 내에 밀집되어 있으며 두 가지 색, 즉 빨강 녹색과 청색을 띤다. 빨강 – 녹색 셀은 장면의 한 부분에있는 빨강 – 녹색의 상대적 양을 장면의 인접한 부분에있는 빨강 – 녹색의 양과 비교하여 지역 색상 대비 (녹색 옆의 빨간색)에 가장 잘 응답합니다. 모델링 연구는 이중 상대 세포가 그의 retinex 이론에서 에드윈 H. 랜드에 의해 설명 된 색 불변성의 신경 기계 장치에 대한 이상적인 후보자임을 보여 주었다.
V1 모양에서 색상 정보가 두 번째 시각적 영역 V2의 셀로 전송됩니다. V2에서 가장 강하게 색상이 조정 된 세포는 V1의 얼룩과 같이 효소 시토크롬 산화 효소 (stiff for the cytochrome oxidase) (얇은 줄무늬를 분리하는 것은 중간 줄무늬와 두꺼운 줄무늬이며 다른 줄기 세포와 관련이있는 것처럼 보이는 “얇은 줄무늬”에 모여 있습니다 모션 및 고해상도 형식과 같은 시각적 정보). 그런 다음 V2의 뉴런이 확장 된 V4의 셀에 결합합니다. 이 영역은 V4뿐만 아니라 후부 하측 측두 피질의 두 개의 다른 영역, V3의 전방, 후부 후부 측두 피질 및 후부 TEO를 포함한다. 영역 V4는 처음에는 Semir Zeki가 독점적으로 색상 전용으로 제안했지만 지금은 잘못된 것으로 생각됩니다. 특히, 배향 선택성 세포의 V4에서의 존재는 V4가 색상 및 색상과 관련된 형태의 처리에 관여한다는 견해를 낳았다. 확장 된 V4의 색상 처리는 globs라고하는 밀리미터 크기의 색상 모듈에서 발생합니다. 이것은 색 공간에서 발견되는 모든 범위의 색상으로 처리되는 두뇌의 첫 번째 부분입니다.
해부학 적 연구는 확장 된 V4의 뉴런이 하 측두엽에 입력을 제공한다는 것을 보여주었습니다. “IT”피질은이 주장에 대한 적절한 기준을 정의하기는 어렵지만 색 정보를 모양과 형태와 통합하는 것으로 생각됩니다. 이러한 우울함에도 불구하고 운동을 분석하는 것으로 생각되는 등 지류 ( “경로”)와 구별되는 복부 흐름 또는 “어떤 경로”로이 경로 (V1> V2> V4> IT)를 특성화하는 것이 유용했습니다. 많은 다른 기능들 중에서.
색상 인식의 주관성
넓은 스펙트럼의 보이지 않는 부분과 전자기 복사의 가시 스펙트럼을 명확하게 구별하는 것은 없습니다. 이러한 의미에서, 색은 전자기 방사의 특성이 아니라 관찰자가 시각적으로 인식하는 특성입니다. 또한, 시각 스펙트럼의 빛의 파장과 인간의 색 경험 사이에는 임의의 매핑이 있습니다. 대부분의 사람들은 동일한 매핑을 가지고 있다고 가정되지만, 철학자 존 로크 (John Locke)는 대안이 가능하다는 것을 인식하고 “거꾸로 된 스펙트럼”사고 실험을 통해 가상의 경우를 설명했습니다. 예를 들어, 스펙트럼이 반전 된 사람은 ‘빨간색'(700nm) 빛을 보면서 녹색을 경험할 수 있으며 ‘녹색'(530nm) 빛을 보면서 빨간색을 경험할 수 있습니다. Synesthesia (또는 ideathesia)는 소리 나 모양과 같이 가볍지 않은 입력에 의해 유발되는 주관적인 색상 경험의 비 전형적인 그러나 조명적인 예를 제공합니다. 세계의 속성으로부터의 색 경험 사이의 깨끗한 분리의 가능성은 색이 주관적인 심리적 현상이라는 것을 나타낸다.
Himba 사람들은 대부분의 유로 아메리카 인 들과는 색을 분류하는 것으로 밝혀졌으며 대부분의 사람들에게 거의 식별 할 수없는 녹색의 가까운 색조를 쉽게 구별 할 수 있습니다. Himba는 스펙트럼을 어두운 색조 (Himba에서는 zuzu), 매우 가벼운 (vapa), 생생한 파란색과 녹색 (buru) 및 특정 색상의 생활 방식에 맞게 건조한 색으로 구분하는 매우 다른 색 구성표를 만들었습니다.
색깔의 지각은 지각 된 대상이 제시되는 맥락에 크게 의존한다. 예를 들어, 파란색, 분홍색 또는 자주색 빛 아래의 흰색 페이지는 주로 파란색, 분홍색 또는 자주색 빛을 눈에 반사합니다. 그러나 뇌는 조명 효과 (주변 물체의 색상 변화를 기반으로 함)를 보완하며 색상 상수라고하는 현상 인 세 가지 조건 모두에서 페이지를 흰색으로 해석 할 가능성이 더 큽니다.
다른 동물 종
많은 종은 인간의 “가시 스펙트럼”밖의 주파수로 빛을 볼 수 있습니다. 꿀벌과 다른 많은 곤충들은 자외선을 감지하여 꽃에서 꿀을 발견하는 데 도움을줍니다. 곤충 수분에 의존하는 식물 종은 사람에게 나타나는 색채보다는 자외선 색 및 패턴에 대한 번식 성공을 빚을 수 있습니다. 새들도 자외선 (300-400 nm)을 볼 수 있으며 일부는 자외선 영역에서만 볼 수있는성에 의존적 인 깃털을 가지고 있습니다. 그러나 자외선 범위로 볼 수있는 많은 동물은 붉은 빛이나 다른 붉은 파장을 볼 수 없습니다. 예를 들어 꿀벌의 가시 스펙트럼은 주황색 파장이 시작되기 직전에 약 590 nm에서 끝납니다. 그러나 새들은 인간과 같은 광 스펙트럼에 미치지는 않지만 적색 파장을 볼 수 있습니다. 일반적인 금붕어가 적외선과 자외선을 모두 볼 수있는 유일한 동물이라는 잘못된 인식이 있습니다. 그들의 색각은 적외선이 아닌 자외선으로 확장됩니다.
이 변화의 기본은 종간에 다른 원추형의 수입니다. 포유 동물은 일반적으로 제한된 유형의 색안경을 가지고 있으며 일반적으로 적색 – 녹색 색맹 (red-green color blindness)이 있으며 두 종류의 원추체 만 있습니다. 인간, 일부 영장류, 일부 유대류 동물은 다른 포유류와 비교해 볼 때 색의 범위가 넓습니다. 대부분의 비 포유 동물 척추 동물은 인간뿐만 아니라 최소한 다른 색을 구분하며, 조류, 물고기, 파충류와 양서류, 그리고 무척추 동물의 많은 종은 인간에게 3 가지 이상의 원추형과 우수한 색각을 가지고 있습니다.
대부분의 Catarrhini (구세계 원숭이와 원숭이 – 영장류는 인간과 밀접한 관련이 있음)에는 3 가지 색 수용체 (원추 세포라고 함)가 있으며 삼색 성 색상이됩니다. 이 영장류는 인간과 마찬가지로 삼중충으로 알려져 있습니다. 다른 많은 영장류 (신세계 원숭이 포함)와 다른 포유류는이 중성 색체이며, 하루 동안 활동하는 포유 동물 (즉, 고양이, 개과 동물, 유제류)의 일반적인 색상 시력 상태입니다. 야행성 포유류는 색각이 거의 없거나 전혀 없을 수 있습니다. Trichromat 비 영장류 포유류는 드뭅니다.
많은 무척추 동물은 색각이 있습니다. 꿀벌과 꿀벌은 붉은 색에 민감하지만 자외선에 민감한 삼색 성 색각을 가지고 있습니다. 예를 들어, Osmia rufa는 꽃에서 꽃가루를 찾기 위해 삼색 색계를 사용합니다. 꿀벌에게 색각의 중요성을 감안할 때,이 수용체 감도가 자신의 특정한 시각 생태계를 반영한다고 기대할 수 있습니다. 예를 들면 그들이 방문하는 꽃의 종류. 그러나, 개미를 제외한 hymenopteran 곤충의 주요 그룹 (즉, 꿀벌, 말벌 및 초파리)은 꿀벌과 유사한 분광 감도를 갖는 광 수용체의 3 가지 유형을 주로 가지고 있습니다. Papilio 나비는 6 종류의 광 수용체를 가지고 있으며 5 색성 시각을 가질 수 있습니다. 동물 왕국에서 가장 복잡한 색각 시스템은 다중 이색 성 단위로 작용할 것으로 생각되는 최대 12 개의 분광 수용체 유형을 가진 치마 포드 (예 : 사마귀 새우)에서 발견되었습니다.
열대어 및 조류와 같은 척추 동물은 때때로 인간보다 더 복잡한 색 영상 시스템을 가지고 있습니다. 따라서 그들이 보여주는 많은 미묘한 색깔은 일반적으로 다른 물고기 나 새들을위한 직접적인 신호 역할을하며 포유류에 신호를 보내지 않습니다. 조류 관찰에서, 테트라 크로 마시는 종에 따라 최대 4 개의 콘 유형을 통해 이루어집니다. 각각의 단일 원뿔은 척추 원추형 photopigment (LWS / MWS, RH2, SWS2 및 SWS1)의 네 가지 주요 유형 중 하나를 포함하고 내부 세그먼트에 유색 기름 방울이 있습니다. 원뿔 내부에 밝은 색의 오일 방울이 생기면 세포의 분광 감도가 이동하거나 좁아집니다. 비둘기가 pentachromats 일 가능성이 있다고 제안되었습니다.
파충류와 양서류는 또한 네 종류의 원추형 (때로는 다섯 가지)을 가지고 있으며 인간이하는 것과 적어도 같은 수의 색을 보거나 아마도 그 이상을 보게됩니다. 또한, 일부 야행 geckos는 희미한 빛으로 색상을 볼 수있는 기능이 있습니다.
포유 동물의 진화 과정에서 색 시각의 일부분이 사라지고 몇 종의 영장류가 유전자 복제로 회복되었습니다. 영장류가 아닌 유utherian 포유류 (예 : 개, 포유 동물 농장 동물)는 일반적으로 청색, 녹색 및 황색을 구별하는 덜 효과적인 2- 수용체 (이색 성) 색상 인식 시스템을 가지고 있지만 오렌지와 빨간색은 구별 할 수 없습니다. 고양이와 같은 몇몇 포유류가 옵신 유전자의 1- 아미노산 돌연변이를 통해 더 긴 파장의 색을 적어도 제한된 방식으로 구별 할 수있는 능력을 재개발했다는 증거가 있습니다. 적색을 보아주는 적응은 특히 영장류 포유 동물에게 특히 중요합니다. 과일의 확인과 특히 영양가가 높은 새 잎을 새로이 발아시키기 때문입니다.
그러나 영장류 중에서도 풀 컬러 비전은 신세계와 구세계 원숭이에 따라 다릅니다. 원숭이와 모든 유인원을 포함한 올드 월드 영장류는 인간과 비슷한 시각을 가지고 있습니다. 신세계 원숭이는이 수준에서 색감을 가질 수도 아닐 수도 있습니다. 대부분의 종에서 수컷은 dichromat이고 암컷의 약 60 %는 trichromat이지만 올빼미 원숭이는 cone monochromat이며 고함 원숭이의 남녀는 trichromat입니다. 단일 종의 수컷과 암컷 사이의 시각적 인 감도 차이는 X 성 염색체 상에 존재하는 황색 – 녹색 민감성 옵신 단백질 (녹색으로부터의 적색을 구별하는 능력을 부여 함)에 기인한다.
뚱뚱한 꼬리 dunnart (Sminthopsis crassicaudata)와 같은 몇몇 유대류는 삼색 성 색 시각을 가지고있는 것으로 나타났습니다.
저조도 시력에 적합한 해양 포유 동물은 단 하나의 원추형을 가지므로 단색화되어 있습니다.
컬러 비전 테이블
상태 콘 세포의 종류 약. 지각 된 색상 수 이동 통신사
단색 1 100 해양 포유 동물, 올빼미 원숭이, 호주 바다 사자, achromat 영장류
이색 성 2 10,000 대부분의 육상 비 영장류 포유류, 색맹 영장류
삼색 삼 10000000 대부분의 영장류, 특히 유인원 (인간과 같은), 유대류, 곤충 (꿀벌과 같은)
테트라 크로 마시 4 1 억 대부분의 파충류, 양서류, 새와 곤충, 드물게 사람
Pentachromacy 5 100 억 일부 곤충 (나비의 특정 종), 일부 새 (예를 들어 비둘기)
진화
색상 인식 메커니즘은 진화 요인에 따라 크게 좌우되며, 그 중 가장 눈에 띄는 것은 음식 소스에 대한 만족스러운 인식이라고 생각됩니다. 초식 영장류에서 색 지각은 적절한 (미성숙 한) 잎을 찾는 데 필수적입니다. Hummingbirds에서는 특정 꽃의 종류가 종종 색상으로도 인식됩니다. 반면에, 야간 포유 동물은 원뿔이 제대로 기능하기 위해서는 충분한 빛이 필요하기 때문에 색상 비전이 덜 발달합니다. 자외선은 동물계의 여러 가지, 특히 곤충에서 색상 인식에 영향을 준다는 증거가 있습니다. 일반적으로 광학 스펙트럼은 물질에서 가장 일반적인 전자 전이를 포함하므로 환경에 관한 정보를 수집하는 데 가장 유용합니다.
영장류의 삼색 성 색상의 진화는 현대 원숭이, 원숭이 및 조상의 조상이 일주일 (낮) 활동으로 전환하고 꽃 피는 식물에서 과일과 잎을 먹기 시작하면서 발생했습니다. 자외선 차별과 함께 색상 시각도 여러 절지 동물 (이 특성을 지닌 척추 동물 외에 유일한 육상 동물)에 존재합니다.
일부 동물은 자외선 스펙트럼의 색상을 구별 할 수 있습니다. UV 스펙트럼은 일부 백내장 수술 환자를 제외하고는 인간의 가시 광선 범위를 벗어납니다. 새, 거북이, 도마뱀, 많은 물고기 및 몇몇 설치류는 그들의 망막에 자외선 수용체가 있습니다. 이 동물들은 사람 눈에 보이지 않는 꽃과 다른 야생 생물에서 발견되는 UV 패턴을 볼 수 있습니다.
자외선 시력은 조류에서 특히 중요한 적응입니다. 그것은 새들이 멀리서 작은 먹이를 발견하고, 조종하고, 포식자를 피하고, 빠른 속도로 날아 다니면서 마초를 피하게합니다. 새들은 또한 광범위한 스펙트럼 비전을 활용하여 다른 새들을 인식하고 성적인 선택을합니다.
색상 지각의 수학
“실제 색상”은 순수한 스펙트럼 색상 (가시 범위 내)의 조합입니다. 원칙적으로 무한히 많은 별개의 스펙트럼 색상이 있기 때문에 모든 물리적 색상 세트는 무한 차원의 벡터 공간, 실제로 힐버트 공간으로 생각할 수 있습니다. 우리는이 공간을 Hcolor라고 부릅니다. 좀 더 기술적으로, 물리적 인 색상의 공간은 단색의 정점에서 흰색, 원뿔의 꼭대기에서 검은 색, 그리고 단색의 색상과 관련된 스펙트럼 색상 인 정점상의 (수학적) 원추로 간주 될 수 있습니다 밝기에 따라 그 정점에서 정점까지의 선을 따라 어딘가에 주어진 정점이 있습니다.
Hcolor의 원소 C는 실수 [Wmin, Wmax]의 간격으로 간주되는 가시 파장 범위에서 실수로 [Wmin, Wmax]의 각 파장 w에 해당 강도 C (w)를 할당하는 함수입니다. .
인간이 인식하는 색상은 세 가지 숫자로 모델링 될 수 있습니다. 즉, 3 가지 유형의 원뿔 각각이 자극되는 범위입니다. 따라서 인간이 인식하는 색은 3 차원 유클리드 공간의 한 점으로 생각할 수 있습니다. 우리는이 공간을 R3color라고 부릅니다.
각각의 파장 w는 3 가지 유형의 원뿔 세포를 이미 알려진 정도까지 자극하기 때문에, 이러한 범위는 S, M 및 L의 응답에 해당하는 3 개의 함수 s (w), m (w), l (w) 및 L 원추 세포를 포함한다.
마지막으로, 빛의 광선이 여러 다른 파장으로 구성 될 수 있기 때문에, Hcolor의 실제 색 C가 각 원뿔 세포를 자극하는 정도를 결정하려면 간격 (W와 관련하여)을 계산해야합니다 (Wmin, C (w) · m (w) 및 C (w) · l (w)의 C (w) · s (w) 결과로 얻은 숫자의 3 배는 각 실제 색상 C (Hcolor의 요소)와 특정 인식 색상 (R3color의 단일 포인트)을 연관시킵니다. 이러한 연관성은 쉽게 선형으로 나타납니다. “물리적”공간 Hcolor의 여러 요소가 모두 R3color에서 동일한 단일 인식 색상을 생성 할 수 있으므로 인식 된 색상이 하나의 실제 색상에만 고유하지는 않습니다.
따라서 인간의 색채 인식은 무한 차원 힐버트 공간 Hcolor에서 3 차원 유클리드 공간 R3color 로의 특유의 비 고유 선형 맵핑에 의해 결정됩니다.
기술적으로이 정점 매핑에 의해 정점이 스펙트럼 색상 인 심플 렉스상의 (수학적) 원뿔의 이미지는 R3color의 (수학적) 원추입니다. 이 콘의 정점에서 직접 이동하면 강도가 증가하면서 동일한 색도가 유지됩니다. 이 원뿔의 횡단면을 취하면 2D 색도 공간이 생깁니다. 3D 원뿔과 그 투영 또는 횡단면 모두 볼록 세트입니다. 즉, 스펙트럼 색상의 혼합은 또한 색상입니다.
실제적으로, 다양한 물리적 색 자극에 대한 개인의 3 가지 콘 응답을 생리적으로 측정하는 것은 상당히 어려울 것입니다. 대신에, 심리학 적 접근이 취해진 다. 세 가지 특정 벤치 마크 테스트 표시등이 일반적으로 사용됩니다. 인간의 지각 공간을 보정하기 위해, 과학자들은 사람의 피사체가 다이얼을 돌려서 S, M, L에 대한 특정 조합의 강도 (IS, IM, IL) 일치가 발견 될 때까지 L 표시등이 켜집니다. 이는 스펙트럼 색상의 선형 조합이 (IS, IM, IL) 일치의 동일한 선형 조합에 의해 일치되므로 스펙트럼 인 실제 색상에 대해서만 수행되어야합니다. 실제로, 종종 S, M, L 중 적어도 하나는 물리적 인 테스트 컬러에 약간의 강도로 추가되어야하고, 그 조합은 나머지 2 개의 라이트의 선형 조합에 의해 매칭되어야한다. 다른 사람들 (색맹없이)간에, 매치는 거의 동일하게 나타났습니다.
결과의 모든 조합 (IS, IM, IL)을 3- 공간의 서브 세트로 간주함으로써, 인간 지각 색 공간에 대한 모델이 형성됩니다. (S, M, L 중 하나가 테스트 색상에 추가되어야 할 때, 그 강도는 음수로 계산됩니다.) 다시 말하면 이것은 (수학적) 원뿔이 아니라 2 차 곡선이 아니라 오히려 모든 광선을 통과하는 것입니다 특정 볼록 집합을 통과하는 3 공간의 원점 다시 말해,이 원뿔은 원점에서 직접 이동하는 것이 비례하여 S, M, L 등의 강도를 증가시키는 것과 같습니다. 다시 말하지만,이 원뿔의 횡단면은 “색도”(비공식적으로 : 별개의 색)의 공간 인 (정의상) 평면 형태입니다. CIE 1931 색 공간의 상수 X + Y + Z에 해당하는 그러한 특정 단면이 CIE 색도 다이어그램을 제공합니다.
이 시스템은 색도 다이어그램의 경계에 있지 않은 모든 색조 또는 비 분광 색에 대해 색조 또는 색으로 모두 인식되는 무한히 많은 고유 한 물리 스펙트럼이 있음을 나타냅니다. 따라서, 일반적으로 우리가 특정 버전의 tan으로 인식하는 스펙트럼 색상의 조합과 같은 것은 없습니다. 대신 정확한 색상을 생성하는 가능성은 무한히 많습니다. 순수 스펙트럼 색상 인 경계 색상은 순전히 연관된 파장에서의 빛에 대한 응답으로 만 인식 될 수 있지만 “Purple 라인”의 경계 색상은 각각 순수 바이올렛의 특정 비율로 생성 될 수 있습니다. 보이는 스펙트럼 색상의 끝 부분에 순수한 빨간색.
CIE 색도 다이어그램은 말굽 모양이며, 모든 스펙트럼 색상 (스펙트럼 궤적)에 해당하는 곡선 가장자리와 가장 포화 된 Purples, 빨간색과 보라색의 혼합물에 해당하는 나머지 직선 모서리가 있습니다.
색채 적응
색채 과학에서, 색채 적응은 기록 된 광원과는 다른 광원 아래에있는 물체의 표현을 추정하는 것입니다. 일반적인 응용 프로그램은 다른 색상도 사실적으로 보이게하면서 중립 개체의 녹화를 중립적으로 (색상 균형) 표시하는 색채 적응 변환 (CAT)을 찾는 것입니다. 예를 들어, 색채 적응 변환은 흰색 점이 다른 ICC 프로파일간에 이미지를 변환 할 때 사용됩니다. 예를 들어 Adobe Photoshop은 Bradford CAT를 사용합니다.
컬러 비전에서 색채 적응은 색의 불변성을 나타냅니다. 넓은 범위의 광원에서 물체의 모양을 보존하는 시각 시스템의 기능.