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1 为什么能看到颜色
人的视网膜上有3种感光细胞， 因其呈圆锥状而被叫做“锥体” (锥形细胞)。这些锥体含有被称为“视物质” 的色素，根据这些色素对光的吸收量的不同而决定了锥体对光的反应程度。含有大量吸收短波谱光线的视物质的锥体叫S锥体，而较多吸收中波、长波光线的锥体分别被称为M 锥体L锥体。通过这些锥体的作用而使人眼对色彩产生感觉。那末为什么我们只靠这区区三种锥体就能看到七彩虹乃至更多的色彩呢? 与多种光的波长相对应的锥体的感光度即分光感光度区域相互重叠，这就是问题的答案。即使只是单一波长的单色光进入眼睛，不是只有1种锥体产生反应，3种锥体或多或少都会产生反应，颜色就依这三种锥体产生的反应比率的不同而变化。例如S锥体比其它锥体更对青色敏感，L锥体比M 锥体对红光更敏感。存在3种锥体的事实成为了达姆斯·杨和赫姆霍尔兹三色理论的基础。三色理论认为，任何色彩均由独立的三色光混色而完成配色。这主要是通过对三色光6 PRl孵WORI,B 2004-l强度的调节使3种锥体产生反应而决定的。该原理应用于彩电等的色彩再现。彩电的显像管上虽然只有3种呈色剂， 但可对3种色光强度调节来产生多种多样的色彩。 2、光源改变时物体的色彩没有大的改变我们看物体感知其色彩时需具备三个要素， 即光、物体和人的视觉。光照到物体上并反射进入人眼产生光刺激而使我们看到 了物体。因此作为表达色彩的方法之一， 我们有时采用“三刺激值”的方法。为求出三刺激值而进行“光×物×人(视觉)”的计算。由于人具有3种锥体， 人的视 觉"dE相应有三种反应即三刺激值。角实际计算时采用“光” 方面的分光能量密度值“物” 方面的分光反射率和“人” 方面的视觉这3个配色函数来进行计算。现在色彩行业广泛采用CIE (国际照明委员会) 的XYZ表色系就是根据这三个刺激值而得到的典型的表色体系。根据这个计算，物体的照明光如果发生变化，则该物体的三刺激值将发生变化。然而实际上， 不论照明发生什么变化， 物体的颜色看不出会发生大 的变化。在我们的日常生活中能感知多种多样的色彩， 绝大部分均为看到物体的颜色。有时也见到电视或照明一类发光体发出的光，这从视觉体验总体讲算属例外吧。对于处于同一地点的物体来说， 当照明条件变化时(阳光的分光光谱在早上、中午和傍晚应有很大变化)，物体的颜色是稳定的， 并不会随之改变。我们的视觉在照明的色彩发生改变时，仍能找出物体固有的颜色信息，使我们能稳定地看到与环境无关 的物体的颜色， 这一现象就叫做“色恒定性”， 而把产生这一现象的视觉作用称为“色适应性”。所谓“色适应” 是指为使“光×物×人” 保持一定， 根据光的变 化， 人的视觉产生的调节作用。持续看红光时， 这种调节作用就表现在使人眼对红光的感光度降低。
3、黑底色上的青色文字和白底色上的黄色线条看不清楚据说人的单眼视网膜上约有
6OO万个锥体。正如数字相机的像素决定图像分辨率一样，在评价图像的清晰和明快程度方面，或者在议论有关对物体的视觉感知性和视觉系统的空间分辨率的场合，了解这600万个锥体是如何在视网膜上分布的， 或者3种锥体在数量上各有多少是颇令人感兴趣的。根据解剖学得知，锥体在视网膜上呈马赛克般分布。最近通过补偿光学技术在眼光学系统上的应用，成功地拍摄下视网膜上形成的精彩的图像。此外，将L、M、S锥体能够吸收的光能量选择性地加以改变，可对每个锥体予以确认。从这一研究来看，S锥体的密度很低，仅占锥体整体的几十分之一或百分之一， 而且几乎被L锥体和M 锥体所遮盖。另外L锥体与M锥体在数量的比率上也存在个体差异，两者比例约为2：l。在距视力最高的视网膜中心l度的范围内， 锥体与锥体距离约为 l 。S锥体密度很低对看物体有什么影响呢? 例如用青色粉笔在黑板上写字。黑色基本上对全波段光波不反射， 青色反射短波而吸收中长光波， 也就是说， 通过S锥体来识别黑色和青色，M、L锥体基本上不起作用。而当在白纸板上画黄色的线条时， 黄色只吸收短波长光线并反射中波和长波光线， 在这种场合下也只有S锥体能分出黄色与白色的差别，M 锥体和L锥体基本上不起作用。问题在于S锥体在视网膜上呈稀疏分布， 从S锥体占全部锥体的比例算出相邻的S锥体之间的距离约在l0 以上， 换算成视力相当于0．1的视力水平。所以说对于黑板上写青字或白纸上画黄线条，用眼睛很难看清楚。 4、没有色彩的世界 以上讲述了通过锥体识别色彩的话题， 视网膜上还有一类细胞， 此类完全埋人视网膜里的细胞叫做“杆体”。杆体细胞约有1．2亿个， 除去锥体集中分布的视网膜的中心部位外，在视网膜的其它部位， 布满了杆体细胞。杆体的感光度很高。据称在1个杆体细胞中射入几个光量子就会产生光感!因此杆体在非常暗弱的环境中起作用， 而在白天照亮的环境中不起作用， 也就是说在明亮的环境中由锥体产生视觉，在黑暗的环境中则由杆体产生视觉。杆体中有称为视紫质(rhodopsin)的物质，对S锥体和M锥体感光谱之间的波段具有最大感度。因而在星夜和暗弱的环境下， 视觉就只有明暗感而没有色彩感。与明视觉的明亮光线对应的眼的分光感度最大值为555nm， 暗视觉的分光感度最大值则在500nm 左右， 所以说随着照度的减小， 与光亮度相关的感度由长波端移向短波端。其结果就是在明亮环境下看到的与该明度对应的红色和青色，当置于暗弱光线下时， 会感到青色比红色明亮，这种现象叫做蒲肯(Purkinje) 现象(即色彩的视感度变化现象)。此外， 当光亮度在明视觉与暗视觉之间时，锥体和杆体两者均能感光， 从而看到与白天光亮环境下不同的颜色， 这种视觉叫做“微明视觉”。数字相机、彩色胶片等当今的图像输入设备都是基于明亮的 环境下再现色彩的。因此， 当在傍晚等较暗环境下拍摄风景时，有时会得到与实际映像不同的结果。为了在微明视觉条件下真实地再现色彩， 期望能开发出考虑杆体影响的图像系统来。 Rey Sky Design QQ:1119190383
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