對光譜三刺激值的解析(一)

一.本文的基本觀點
      《色度學》是涉及到光學理論及視覺理論的一門學科。其中“光譜三刺激值”實驗*是在光學現(xiàn)象與視覺現(xiàn)象之間架起了一座橋梁。這一實驗對于當今的《色度學》來說，是一個非常重要的實驗。該實驗的依據(jù)是“顏色方程”?！邦伾匠獭钡幕A是光的三原色理論。對于“顏色方程”有時也它稱為“配色方程”。兩種顏色能匹配到一起，必須要滿足一定的條件。闡述這一條件的理論，稱為“顏色匹配原理”。

      “光譜三刺激值”實驗除了依據(jù)光的三原色理論之外，并沒有更深層次的視覺理論的參與。所以該實驗也只能是在光的三原色的混合色與待測顏色之間，通過視覺觀察來進行比較的一種實驗而已。這個實驗并沒有能力去突破現(xiàn)象來揭示光與視覺之間，到底還存在著怎樣一種深層次的關系。這一點也反映出了《色度學》在基礎上難以擺脫陳舊的“光的三原色理論”，因而導致了《色度學》一直停留在光色現(xiàn)象上，難以得到進一步的發(fā)展。

      1806年，托馬斯·楊把光的三原色理論引入到顏色視覺理論當中，作為顏色視覺理論的基礎。他提出視網(wǎng)膜中有三種感光細胞，可分別接受外界紅、綠、藍三種色光的刺激，并使視覺中產(chǎn)生出紅、綠、藍三種原色。但是外界光線并非僅僅只有紅、綠、藍三種。顯然楊提出的這個理論存在著很大的局限性。后來，赫姆霍茲對楊的理論進行了修改，他提出：可以感受紅光的感光細胞，也可以接受紅光以外的各種色光的刺激，進而使視覺產(chǎn)生出紅色感。只不過是在這種情況下，感受紅光的感光細胞對紅光的感受*為強烈而已。對于其它兩種感光細胞，他也提出了同樣的觀點。這意味著什么？這意味著：外界中的任何一束光線都可能會引起視覺中的三種感光細胞同時產(chǎn)生反應。也*是說，外界的一束光線，它可能會使視覺同時產(chǎn)生出紅、綠、藍三種原色。這個觀點也是后來人們稱謂的“楊－赫三色學說”（簡稱為“三色學說”）中的一個*為重要觀點。但問題是：在光顏色理論中很早*有了紅、綠、藍三種原色的概念。而“三色學說”的提出，使得在顏色視覺理論中也出現(xiàn)了紅、綠、藍三種原色的概念。那么，應該如何來看待這二者之間的關系呢？

      從“三色學說”發(fā)表至今已經(jīng)過去兩個多世紀了。在這漫長的時間里，人們對于光的三原色與視覺三原色的關系，并沒能給予多大的關注，也沒能深入的去研究研究這二者之間到底有什么樣的區(qū)別？又有什么樣的聯(lián)系？而目前的狀況似乎是這樣的：人們都認為，光的三原色理論是在實驗的基礎上建立起來的，可以說它有著雄厚實驗基礎。尤其是在“光顏色混合理論”方面具有極強的優(yōu)勢。而“三色學說”恰恰*是利用了光的三原色理論建立起了自己的學說。所以“三色學說”在目前的顏色視覺理論當中，可以說在“視覺顏色”混合方面，自然而然的*占有了一定的優(yōu)勢。但是，現(xiàn)在有一個問題要特別的提出：光的三原色與視覺三原色一致嗎？

      本文認為，光的三原色與視覺三原色完全是兩碼事。盡管它們都有著“三原色”的稱呼。但是，這兩個“三原色”的關系，絕非是一致的關系。理由是：按著“三色學說”的觀點，一束“綠原色光”當它照射到視網(wǎng)膜上時，可以同時引起視覺中產(chǎn)生出紅、綠、藍三種原色（請注意！這里所說的三種原色指的是視覺中的紅、綠、藍三原色）。從理論上也可以這樣來理解：視覺中的紅、綠、藍三種原色是“綠原色光”顏色的內(nèi)在成分，或者說，視覺中的紅、綠、藍三原色是“綠原色光”顏色的三個分量。從這種關系中不難看出：視覺中的三原色更具有基礎性，更像是“原色”。而“綠原色光”的顏色倒應該是一種混合色。如果換個說法也可以這樣講：“綠原色光”的顏色它根本*不是“原色”。進而也可以這樣講：光的三原色它根本*不是原色。這*是本文首先要介紹的本博客對于“原色”概念中的一個“非正統(tǒng)”的觀點。而這個觀點也是本文在建立“光顏色匹配原理”以及解析“光譜三刺激值”時的一個*為重要的出發(fā)點。

二.與本文相關的一個實驗
      由于解剖學的進步，人們早已經(jīng)知道在視網(wǎng)膜上有兩類感光細胞：視桿細胞和視錐細胞，它們分別適用于暗視覺與明視覺。并且人們也都清楚的知道，視覺中所產(chǎn)生的彩色感與視錐細胞有關，與視桿細胞無關。在上個世紀60年代前后，人類在光學技術方面有了突飛猛進的進展，已經(jīng)能把一個光點做的比視錐細胞的截面還要小。因此，*可以用這種細小的光束去單獨照射每一個視錐細胞，來觀察這些細胞對外界光線的吸收情況。于是，便產(chǎn)生了一個叫做“視網(wǎng)膜視錐細胞的光譜吸收曲線實驗”（也稱為“三種錐體細胞的光譜吸收曲線的實驗”）。

      當人們做這個實驗的時候，有個驚人的發(fā)現(xiàn)，那*是：發(fā)現(xiàn)了視網(wǎng)膜上不同的視錐細胞對光譜存在著三種不同的吸收，因而*出現(xiàn)了三種不同的吸收曲線。下面的曲線圖*是其一。只不過是，該圖把三種不同的視錐細胞的光譜吸收曲線畫在同一張圖上了（該圖選自劉家琦，李鳳嗚主編的《實用眼科學》第二版.北京人民衛(wèi)生出版社，1999年版.第50頁）。這張圖的意思是，用400nm到700nm的色光去單獨照射每個視錐細胞時，其結果是：反射回來的光的數(shù)量并不是一樣多，而是有三種。因而，*繪制出了三種不同的吸收曲線圖。并且，這三條曲線各自占據(jù)了光譜中的藍區(qū)、綠區(qū)、紅區(qū)的不同位置。因此人們便依據(jù)這一點得出了，視網(wǎng)膜接受外界光線刺激時，可以產(chǎn)生出紅、綠、藍三種原色的觀點。