색채학 - 색을 지각하는 기본원리

1. 빛

- 적외선 : 780nm보다 긴 파장의 빨강(R) 계열의
광선(780~3,000nm), 열선으로 알려진 적외선과
라디오에 사용하는 전파, 열환경효과,
기후를 지배하는 요소
- 가시광선 : 380~780nm, 빨강에서 보라까지의
사람의 눈으로 지각되는 파장의 범위
채광의 효과, 낮의 밝음을 지배하는 요소
- 자외선 : 380nm보다 짧은 파장의 보라(p) 계열의
광선(200~380nm), 주로 의료에 사용하는 자외선과
렌트겐에 사용하는 X선 등
보건위생적 효과, 건강효과 및 광합성의 효과,
화학선이라고 함
290~320nm(2900~3,200Å) - 도르도 선(건강선)
* 1nm = 10Å

 

2. 빛의 흡수, 반사, 투과

- 모든 빛의 반사 : 흰색
- 모든 빛의 흡수 : 검은색
- 빛의 반사와 흡수 : 회색
- 모든 빛의 투과 : 투명

 

3. 눈의 구조적인 기능

- 간상체 : 야간에는 간상체만 활동하므로
흑백의 반응만 일어난다.
- 홍채 : 눈의 일부로 색소가 풍부하고 환상을
이루며 동공을 둘러싸고 있다.
홍채 속의 근육의 움직임에 의해 동공의 크기를
변화시켜 망망에 들어오는 빛의 양을 조절한다.
눈의 구조 중에서 카메라의 조리개 역할을 한다.
- 수정체 : 각막, 방수, 동공을 통과하는 빛의 물체를
잘 볼 수 있도록 핀트를 맞추어 주므로
카메라의 렌즈에 해당된다.
눈에 입사하는 빛을 망막에 정확하고 깨끗하게
초점을 맺도록 자동적으로 조절하는
역할을 한다.
- 맹점 : 시속 유두 때문에 광수용 세포가 중단되고
있는데 이 부분이 맹점이다.
시세포가 없어 빛이 모아져서 상이 맺혀도
아무것도 볼 수가 없게 된다.
발견한 사람의 이름을 따서 마리 오뜨의 맹점
또는 맹점이라 부른다.

* 눈의 구조와 카메라의 비교
- 동공 : 조리개의 역할
- 수정체 : 렌즈의 역할
- 망막 : 필름의 역할
- 유두 : 셔터의 역할

 

4. 간상체와 추상체

- 간상체 : 망막의 시세포의 일종으로 주로
어두운 곳에서 작용하여 명암만을 구별한다.
망막의 주변부로 가는 것에 따라서
많이 존재한다.
그 형태가 간(막대기)과 같은 형을
하고 있는 것에서 간상체라 불린다.
- 추상체 : 망막의 시세포의 일종으로 밝은 곳에서
움직이고, 색각 및 시력에 관계한다.
망막 중심 부근에서 가장 조밀하고
주변으로 갈수록 적게 된다.

* 간상체와 추상체의 특성
- 간상체 : 흑백으로 인식, 어두운 곳에서 반응,
사물의 움직임에 반응
= 흑백 필름 (암순응)
- 추상체(원추체) : 색상 인식, 밝은 곳에서 반응,
세부 내용 파악
= 칼라필름 (명순응)

5. 박명시

- 주간시와 야간시의 중간 상태의 시각을
박명시라고 하며, 박명 시는 주간시나 야간시와
다른 밝기의 감도를 갖게 되나,
색상의 변별력은 있다.
- 명소시(추상체)와 암소시(간상체)가 같이 작용할 때를
말하며 날이 저물기 직전의 약간의 어두움이
깔리기 시작할 무렵에 작용한다.

6. 푸르킨예 현상

- 명소시에서 암소시 상태로 옮겨질 때
물체색의 밝기가 어떻게 변하는가를 살펴보면
빨간 계통의 색은 어둡게 보이게 되고,
파랑 계통의 색은 반대로 시감도가 높아져서
밝게 보이기 시작하는 시감각에 관한 현상을 말한다.
- 어둡게 되면(새벽녘과 저녁때 등) 가장 먼저
보이지 않는 색은 빨강이며, 다른 색은 추상체에서
간상체로 작용이 옮겨감에 따라 색이 사라져
회색으로 느껴진다.
따라서 어두운 곳에서는 빨강이 부적당하여
비상계단 등의 발 닿는 윗부분의 색은
파랑 계통의 밝은 색으로 하는 것이
어두운 가운데서도 쉽게 식별할 수 있다.

 

7. 명순응과 암순응

- 감각 기관이 자극의 정도에 따라 감수성이
변화되는 상태를 순응이라 한다.
- 추상체가 시야의 밝기에 따라서 감도가 작용하고
있는 상태를 눈의 명순응이라 하고,
간상체가 시야의 어둠에 순응하는 것을
암순응이라고 한다.
- 터널의 조명은 명순응과 암순응을 고려하여
낮의 경우 들어가는 입구 쪽과 나오는 출구 쪽에
나트륨램프나 수은등과 같은 연색성은 낮아도
시감도가 높은 조명을 집중시키고
중간 부분은 조명을 띄엄띄엄 배치한다.

8. 연색성

- 광원에 의해 조명되어 나타나는 물체의 색을
연색이라 하고, 태양광(주광)을 기중으로 하여
어느 정도 주광과 비슷한 색상을 연출을 할 수
있는가를 나타내는 지표를 연색성이라 한다.
- 백열등은 청색에 약간 녹색 기미를 띄면서
적색이 선명하여 연색성이 아주 좋으며,
메탈 할 라이트 등도 연색성이 좋다.
- 주광색 형광등은 비교적 연색성이 좋은 편이나
수은등은 연색성이 그다지 좋지 않고,
나트륨 등은 청색이 강조되는 데
연색성이 좋지 않아 개선한 등으로 써야 한다.

 

9. 조명에 의한 색채 변화

- 어떤 광원에서 빛을 받아 물체의 표면의 빛이
파장에 따라 어떤 비율로 반사되는 가의
결과에 따라 색채 변화가 일어난다.
- 백열등은 청색에 약간 녹색 기미를 띄면서
적색이 선명하여 연색성이 아주 좋으며,
메탈 할 라이트 등도 연색성이 좋다.
주광색 형광등은 비교적 연색성이 좋은 편이나
수은등은 연색성이 그다지 좋지 않고,
나트륨 등은 청색이 강조되는 데
연색성이 좋지 않아 개선한 등으로 써야 한다.
- 연색성 : 광원에 의해 조명되어 나타나는
물체의 색을 연색이라 하고, 태양광(주광)을
기준으로 하여 어느 정도 주광과 비슷한
색상을 연출을 할 수 있는가를 나타내는
지표를 연색성이라 한다.

 

10. 메타메리즘(조건등색)

- 광원에 따라 물체의 색이 달라져 보이는 것과는
달리 분광 반사율이 다른 두 가지의 색이
어떤 광원 아래서 같은 색으로 보이는 현상을
메타 메 리즘 또는 조건 등색이라 한다.

 

11. 스펙트럼

- 1666년 영국의 과학자 뉴턴이 이탈리아에서
프리즘을 들여와, 이 프리즘에 태양광선이
비치면 그 프리즘을 통과한 빛은
빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색의
단색광으로 분광되는 것을 광학적으로
증명하였다.
이와 같이 분광된 색의 띠를 스펙트럼이라고
하며 무지개색과 같이 연속된 색의 띠를 가진다.
- 파장이 길고 짧음에 따라 굴절률이 다르며,
파장이 길면 굴절률도 작고 파장이 짧으면
굴절률이 크다.
빨강은 파장이 길어서 굴절률이 가장 작으며,
보라는 파장이 짧아서 굴절률이 가장 크다.
* 파장이 긴 것부터 짧은 것 순서 : 빨강 - 주황
- 노랑 - 초록 - 파랑 - 남색 - 보라
- 무지개의 색은 7색 또는 6색으로 나누는데
또한 파장별로 색깔을 나눈다면
무수히 많은 색상으로 구별할 수 있다.
보통 빨강부터 보라까지의 파장은
우리 눈으로 볼 수 있는 범위로 파장 780nm에서
380nm까지의 범위에 해당된다.
이를 가시광선이라고 한다.
- 780nm보다 긴 파장의 것에는 적외선과 전파
등이 있고, 380nm보다 짧은 파장의 것에는
자외선과 X선 및 우주에서 주야로 끊임없이
지구로 날아오는 에너지의 입지 선인
우주선이 있다.

 

12. 영-헬름홀츠의 3 원색설

- 색각의 기본이 되는 색은 3종류라고 생각하고,
눈의 구조 중 망막 조직에는 적, 녹, 청의
색각 세포와 색광을 감지하는 시신경 섬유가
있다는 가설을 영국의 과학자 영(Young Thomas)이
1801년에 발표하였다.
- 망막에는 3가지의 색각 세포와 거기에 연결된
시신경 섬유가 있어서 3가지 세포의 흥분이
혼합에 의하여 여러 가지 색지각이 일어나는
것으로 예를 들면, 어떤 망막세포는 스펙트럼의
빨간색광 부분을 주로 느끼는 세포이며,
그 신경 흥분은 대뇌에 전달되어
빨간색 감각을 일으킨다.
- 어떤 세포는 주로 스펙트럼의 중간인
녹색 부분의 빛을 느껴서 그 신경 흥분은
대뇌에서 녹색의 감각을 일으킨다.
- 하나의 세포 신경 계통은 단파장 부분을
주로 느껴 파란색의 감각을 일으킨다.
- 여러 가지 세포가 망막에 조밀하게
분포되어 그들의 색감각이 여러 가지로
혼합하면 중간색을 느끼게 되며,
그 비율이 같은 정도이면 무채색을
느끼게 된다.
즉 세 가지 세포의 흥분도가 같을 때
흰색이나 회색이 되며 흥분이 크면
밝아지고 흥분이 없어지면 검은색에
가깝게 느끼게 된다.

 

13. 헤링의 설 - 헤링의 반대색설

- 생리학자 헤링(Ewald Hering)은 1872년에
영 헬름홀츠의 3 원색설에 대해 발표한
반대색설로 3종의 망막 시세포, 이른바 백 혹
시세포, 적녹 시세포, 황청 시세포의
3대 6 감각을 색의 기본 감각으로 하고
이것들의 시세포는 빛의 자극을 받는 것에
따라서 각각 동화작용 또는 이화 작용이
일어나고 모든 색의 감각이 생긴다고
하는 것이다.
이 설을 기초로 해서 적, 녹, 황, 청을
심리적 원색이라 한다.

 

14. 색맹

- 망막의 결함에 의해 색의 지각하는데
정상적으로 색을 느끼지 못하는 경우를
색맹이라고 한다.
- 색상의 식별이 전혀 되지 않는 색각 이상자로
전색맹이라 하고, 이 경우 색지각을
간상에만 의존하여 명암만 다소 구별할 수
있는 정도이며, 프로 킨 예 현상도 나타나지
않는다. 전색맹의 경우 언제나 정상자의
암순응 상태에 있고, 빛이 강할 때에는
눈이 부셔서 사물을 잘 볼 수 없는
현상이 일어나기도 한다.
- 색맹을 강도 색각이상, 색약을 중등도와
약도로 나누게 되어, 색약을 중등도
색각이상이라고 부른다.
흔히 자동차 운전면허시험 과정에서
이용되는 색약이라는 진단은
색각 검사표를 사용하여 중등도나 약도
이상으로 판정하는 것이다.
- 색각이상은 선천적으로 망막 내 감광물질,
즉 제1적색질, 제2녹색질, 제3황색질 중에서
어느 한 가지가 없는 상태이다.
그러므로 제1색맹은 적색맹이라 하고,
제2색맹은 녹색맹이라 하며,
제3색맹은 청황 색맹이라고 한다.
* 제3색맹은 청색, 황색을 느끼지 못하는
경우로 청황 색맹이라고 하는데
희귀한 경우이다.

 

15. 색채 지각설

- 3 원색설 : 3 원색설이란 영이 1802년에
발표하고, 헬름홀츠가 1868년에 완성시킨
색각 이론이다.
영의 3 원색설은 기본 원색이 빨간색,
노란색, 파란색이라고 생각하였다.
그러나 헬름홀츠가 기본색이 빨간색,
녹색, 파란색이라고 주장하였으며,
후에 영이 이 이론에 동의하였다.
그래서 영-헬름홀츠설이라고도 한다.
이 이론에서는 망막에 파장별로
분해 특성이 다른 3종류의 물질이 있다고
정의하고 있다.
각각의 최대 감도는 장파장, 중파장,
단파장이며 각각 일으키는 감각이
빨강, 녹색, 파랑에 가장 가깝다.
- 반대색설 : 반대색설은 헤링에 의해
1874년에 발표되었다.
그는 색의 기본 감각으로서 빨간색-녹색,
노란색-파란색, 백색-검은색의 3조의
반대색을 가정했다.
헤링은 망막에 백색-흑색 물질,
빨간색-녹색, 노란색-파란색 물질이라는
3가지 구성요소가 있다고 가정하고,
각각의 물질은 빛에 따라 동화와
이화라고 하는 대립적인 화학적 변화를
일으킨다고 말했다.