색지각의 원리

 빛과 색

1) 빛의 이해

빛은 사물에 반사되어 우리의 눈이 색을 지각하게 하는 일종의 전자기파로, 파장의 길이에 따라 적외선 infared, 가시광선visible light, 자원 ultraviolet으로 구분된다. 이 중 우리 눈에 보이는 영역인 가시광선이 약 380mm에서 780mm까지의 범위이며, 380nm보다 짧은 파장의 영역이 자외선, 780mm 보다 긴 파장의 영역이 적외선으로 우리 눈에 보이지 않는다.

빛은 파장에 따라 굴절률이 다르며 서로 다른 색감을 일으킨다. 가시 광선 영역에서 붉은빛을 내는 약 560~780nm까지 영역매의 파장을 장파장long wavelength이라 하고, 초록빛을 내는 약 480~560mm의 범위를 중파장 medium wavelength, 푸른빛을 내는 360nm~ 480nm까지의 범위 를 단파장 Short wavelength으로 분류한다. 장파장의 붉은빛인 가장 적게 굴절되며, 단파장의 보랏빛이 가장 많이 굴절된다. 백색광은 파장이 다른 빛들의 혼합체로 색의 띠를 프리즘을 이용하 여 합치면 백색광을 얻을 수 있다. 백색광은 햇빛과 같이 모든 파장이 유사한 강도를 가진다.

 

2) 분광 실험

1866년 뉴턴 isaac Newton은 태양 광선을 삼각형 모양의 프리즘prism에 통과시키는 분광 실험을 통해 가시광선을 발견하였다. 빛이 프리즘을 통과하면서 굴절률이 작은 장파장에서 굴절률이 큰 단파장까지 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라의 순으로 색이 나타나며, 이러한 색의 띠를 스펙트럼spectrum이라고 한다.

스펙트럼에 나타나는 색 수는 실험 방법의 차이나 관찰자의 주관에 따라서 달라질 수 있다. 일반적으로 스펙트럼 파장이 긴 쪽의 방사 인 너지가 많이 포함되었을 때는 붉은색으로 보인다. 연속 스펙트럼은 파장이 길면 굴절률이 작고 파장이 짧으면 굴절률이 크기 때문에 일어나는 현상이다

 

3) 분광 반사율

조명에 의하여 물체의 색을 결정하는 광원의 성질로 빛을 반사하는 각 파장별 세기를 의미한다. 물체의 색은 표면에서 반사되는 빛의 각 파장별 분포에 의해 여러가지 색으로 정의되며 색의 밝기(명도)가 좌우된다.

 

4) 빛에 대한 학설

① 파동설

빛이 매질을 통해 전파되는 파동이라는 학설로 17세기에 호이겐스 C. Huygens에 의해 기초가 다져졌다. 당시에 뉴턴의 입자설과 대립되는 이론이었으나 물리학적 현상을 설명하기에 조합하다고 생각하여 완전히 배제되지 않았고, 19세기에 들어와 T.young 의 간섭 형상 발견으로 인해 파동설이 확립되었다.

② 입자설

빛이 방출되어 진공 상태나 투명한 매질 속을 빠르게 직진하는 입자의 흐름이라는 학설이다. 빛의 직진, 반사, 굴절 등 파동설로 설명이 불가능한 특성을 설명하여 입자설을 확립하였다.

③ 전자기파설

1873년 맥스웰Maxwell은 전기장과 자기장이 진동적으로 변할 때 사방으로 전해지는 파동을 전자기파라 하여 그 존재를 이론적으로 증명하였고, 빛 역시 전자파의 일종이라는 설을 확립하였다.

④ 광양자설

빛이 파동과 입자의 성질을 모두 가졌다고 주장한 아이슈타인의 학설이다. 빛은 연속적인 파동으로서 공간에 퍼지는 것이 아니라 불연속적으로 진행하는 광전자라고 설명함으로써 입자설과 파동설이 가진 모순을 해결하였다.

 

(5) 색의정의

색은 넓게는 빛과 같은 의미로 쓰이며, 좁은 의미에서는 물체가 빛을 받았을 때 드러나는 특유의 빛깔을 나타낸다. 뿐만 아니라 우리말에서는 감정(안색, 기색), 경치(이색적), 성(여색, 주색)과 관련된 의미로 사용되기도 한다.

① 색

빛이 물체를 비추었을 때 생겨나는 반사, 흡수, 투과, 등의 과정을 통해 생기는 물리적인 지각 현상을 색이라 한다. 다시 말해 빛이 우리 눈의 망막을 자극시켜 생겨나는 물리적 현상이라 할 수 있다.

② 색채

물체의 색이 눈의 망막에 의해 지각됨과 동시에 느낌이나 연상, 상징 등을 함께 경험하는 지각적 현상을 색채라 한다. 색이 물리적 현상인 것에 비하여 색채는 인간에게 주는 느낌을 서술한 심리적 현상이라고 할 수 있다.

 

**우리는 얼마나 많은 색을 볼 수 있을까?

200(가시 스펙트럼의 색)가지 x 500(명도)가지 x 20(채도)가지= 200만 가지

 

(6) 색지각

색을 인지하기 위해서는 빛(광원), 빛을 반사 및 투과할 수 있는 물체 그리고 그것을 인식할 수 있는 관찰자(눈)의 조건이 충족되어야 하며, 이것을 색지각의 3요소라고 한다. 색을 지각하게 되는 과정을 살펴보면, 첫째 광학적인 단계로 외부의 빛이 인간의 눈에 입사되었을 때 물체의 모양과 색의 정보가 망막에 상으로 맺히게 된다. 다음 단계는 망막에 맺힌 상이 시세포를 통해 신호로 변화되는 망막의 단계이다. 다음은 망막에서 인식된 물체의 모양, 색, 명암에 대한 정보가 시신경을 거쳐 대뇌로 전달된다. 마지막으로 대뇌에서 지금까지 개별적으로 전달된 정보를 통해 물체의 색으로서 인지하는 과정을 거치게 된다. 뇌의 작용을 통한 색의 인지는 사회 문화적인 성향을 가지며 개인적인 성향을 수용할 수 있는 등 다양한 속성을 지닌다.