彩色繽紛的世界-漫談彩色覺

現代的年輕人越來越晚睡晚起，對於白天的繽紛世界已經疏於接觸，倒是夜間生活時間不斷增加，造成日間視力(彩色覺)需求逐漸減少，而相對的夜間視力(明暗覺)需求提高；實際上，依據目前對視覺基因發展過程的了解，明暗覺基因的出現，確實是睌於彩色覺的基因；是否未來人類的色覺感官會逐漸鈍化，而明暗覺還會進一步發展？

人類眼睛視網膜能夠感受的光波長範圍約在400至750nm之間；其實視網膜也可以看到部份的紫外線，只因為在正常情況下，角膜與水晶體會吸收紫外線，所以我們感受不到。一般人的眼睛具有三種色覺接受器(細胞)，包括：紅色覺錐細胞(red cones)、綠色覺錐細胞(green cones)、及藍色覺錐細胞(blue cones)，其主要的光感應(吸收)波長分別為570nm、540nm、及440nm；更高階的色覺神經有紅綠覺中心(R-G center)，藍黃覺中心(B-Y center)，以及最終的色覺中樞。當紅色及綠色覺細胞接受光刺激後，會同時傳送訊息至紅綠覺中心及藍黃覺中心(此時之訊息為黃色)，而藍色覺細胞受刺激後，只傳送訊息至藍黃覺中心。

基本上當光刺激紅色覺細胞越強的時候，我們感覺的色調就越偏向紅色，相同的當光刺激綠色覺細胞越強的時候，就越偏向綠色，而當光刺激藍色覺細胞越強的時候，就越偏向藍色；當光刺激紅與綠色覺細胞一樣強的時候，最終色調會成為黃色，而光刺激綠與藍色覺細胞一樣強的時候，會成為青色(藍綠色)，若是光刺激紅、綠、藍三種色覺細胞都一樣強的時候，會成為白色，但若是當光刺激紅、綠、藍色覺細胞都一樣"弱"的時候，就成為灰色或棕色。

眼睛所感受到某色彩的色調，會受到許多因素的影響，包括：色彩的三大屬性，色相(hue)、飽和度(chorma or saturation)、亮度(value or brightness)，及其他如暗適應(dark adapation)、感光細胞的側抑制作用(lateral imhibition)等。舉例如下：

一、大部分的色光會隨著亮度的不同，而改變我們所感受到的色調；藍綠、綠、及黃綠色光在亮度低時會偏向綠色，而在亮度高時會偏向藍色；紅色及橘色光在亮度低時會偏向紅色，而在亮度高時會偏向黃色。有趣的是色相為478nm波長的藍色、503nm波長的綠色、及578nm波長的黃色光，不受到亮度改變的影響。

二、色光的飽和度與其所含光波長的純度有關。當白光加入色光時，會造成色光的飽和度降低(desaturation)，其對我們彩色覺的影響與加入黃光相似：藍綠色光會偏綠、黃綠色光會偏黃、紅色與橘色光會偏黃。唯有570nm的黃色光，不受白光降低飽和度的影響。

三、在黃昏的時候，因為暗適應的發生，大部分的感光細胞會轉為桿細胞(rods)，其主要的光吸收波長為505nm，雖然功能上只能感受到明暗度，但因為其神經傳導途徑與藍色覺細胞部份相同，結果可造成藍黃覺中心的活性增加，使得在黃昏時(或昏暗處)，能看得到的藍色或綠色物體會較紅色及黃色物體有較高的亮度，也就是說在暗處時，植物的葉片會叫花瓣更為明顯。(較晚發展出的桿細胞光吸收波長，恰約等於三種色覺細胞光吸收波長的平均值，冥冥中似乎演化也有定數)

四、所有色覺細胞都有側抑制周邊相同色覺細胞的作用，其生理目的在於突顯出顏色改變的位置(即物體邊緣)。例如其可使得在紅色區塊內的紫色變得偏藍，而藍色區塊內的紫色變得偏紅。

一般物體的顏色，主要是經由物體吸收部分陽光後的反射光，投射到我們眼睛視網膜所形成；例如紅色物體是因為吸收較多的藍及綠光，並反射較多的紅光所造成，而藍色物體是因為吸收較多的紅及黃光，並反射較多的藍光所造成，白色物體會反射所有的光波因而呈現白光，而黑色物體則是吸收所有的光波而幾乎不反射任何色光。自然界的光線主要為太陽光，一般認為其含有相同亮度的所有色光，但是一般日光燈所發出的光，則含有較高亮度的偏藍綠色光，而鎢絲燈泡所發出的光，則含有較高亮度的偏紅光，因此在買衣服的時候往往在店裡所看到的布料顏色，會與在陽光下所呈現的顏色大不相同。

油畫顏料不透光，其顏色主要是由顏料本身吸收部分光線之後的反射光所呈現出來的色調(其背景為黑色的膠著劑)。在油畫調色的時候，兩種顏料調出來的顏色，往往與相同色光的加成結果不一致，例如紅光加上綠光會呈現黃光，但是紅色顏料加上綠色顏料卻會呈現棕色，其實是因為紅色顏料會吸收所有光波除了紅光，而綠色顏料會吸收所有光波除了綠光，混合在一起時則幾乎所有的光波都被吸收，僅有少量的紅光及綠光反射，結果因對色覺細胞的刺激不足，形成暗黃色的棕色調。水彩畫與油畫的顏色形成並不一樣，水彩顏料可透光，其顏色主要是因顏料阻擋(濾掉)部份色光後，其穿透光所呈現出來的色調(穿透光會經由背景的白紙反射，因為其膠著劑是透明的)。

白天天籃的原因，是因為太陽光中的藍光，較容易被空中的大氣分子所散射，因此在白天面向太陽的天空是白色，但其他方向的天空會呈現散射光被反射回來的藍色。在黃昏時，則因為太陽光斜射需要穿越的大氣層較長，結果藍光因為被散射過多，導致波長較長穿透力較好的紅光變得明顯，因此最終能進入我們的眼睛，結果黃昏時的太陽與近地平線的天空皆呈現紅色。白天的海水是藍色的，也是因為太陽光被水分子散射，結果藍光不斷散射出來的結果；天氣越好，海水越深，散出的藍光也越多(海藍的顏色越深)。

附：

色彩輪： http://princessbeddingcollection.com/wp-content/uploads/2013/03/Standard-Color-Wheel.jpg

可見光波長： http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/wp-content/uploads/2013/10/nP1.png

黃昏的天空： http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/SDIM0241b.jpg/800px-SDIM0241b.jpg