对光谱三刺激值的解析(一)

一.本文的基本观点
      《色度学》是涉及到光学理论及视觉理论的一门学科。其中“光谱三刺激值”实验*是在光学现象与视觉现象之间架起了一座桥梁。这一实验对于当今的《色度学》来说，是一个非常重要的实验。该实验的依据是“颜色方程”。“颜色方程”的基础是光的三原色理论。对于“颜色方程”有时也它称为“配色方程”。两种颜色能匹配到一起，必须要满足一定的条件。阐述这一条件的理论，称为“颜色匹配原理”。

      “光谱三刺激值”实验除了依据光的三原色理论之外，并没有更深层次的视觉理论的参与。所以该实验也只能是在光的三原色的混合色与待测颜色之间，通过视觉观察来进行比较的一种实验而已。这个实验并没有能力去突破现象来揭示光与视觉之间，到底还存在着怎样一种深层次的关系。这一点也反映出了《色度学》在基础上难以摆脱陈旧的“光的三原色理论”，因而导致了《色度学》一直停留在光色现象上，难以得到进一步的发展。

      1806年，托马斯·杨把光的三原色理论引入到颜色视觉理论当中，作为颜色视觉理论的基础。他提出视网膜中有三种感光细胞，可分别接受外界红、绿、蓝三种色光的刺激，并使视觉中产生出红、绿、蓝三种原色。但是外界光线并非仅仅只有红、绿、蓝三种。显然杨提出的这个理论存在着很大的局限性。后来，赫姆霍兹对杨的理论进行了修改，他提出：可以感受红光的感光细胞，也可以接受红光以外的各种色光的刺激，进而使视觉产生出红色感。只不过是在这种情况下，感受红光的感光细胞对红光的感受*为强烈而已。对于其它两种感光细胞，他也提出了同样的观点。这意味着什么？这意味着：外界中的任何一束光线都可能会引起视觉中的三种感光细胞同时产生反应。也*是说，外界的一束光线，它可能会使视觉同时产生出红、绿、蓝三种原色。这个观点也是后来人们称谓的“杨－赫三色学说”（简称为“三色学说”）中的一个*为重要观点。但问题是：在光颜色理论中很早*有了红、绿、蓝三种原色的概念。而“三色学说”的提出，使得在颜色视觉理论中也出现了红、绿、蓝三种原色的概念。那么，应该如何来看待这二者之间的关系呢？

      从“三色学说”发表至今已经过去两个多世纪了。在这漫长的时间里，人们对于光的三原色与视觉三原色的关系，并没能给予多大的关注，也没能深入的去研究研究这二者之间到底有什么样的区别？又有什么样的联系？而目前的状况似乎是这样的：人们都认为，光的三原色理论是在实验的基础上建立起来的，可以说它有着雄厚实验基础。尤其是在“光颜色混合理论”方面具有极强的优势。而“三色学说”恰恰*是利用了光的三原色理论建立起了自己的学说。所以“三色学说”在目前的颜色视觉理论当中，可以说在“视觉颜色”混合方面，自然而然的*占有了一定的优势。但是，现在有一个问题要特别的提出：光的三原色与视觉三原色一致吗？

      本文认为，光的三原色与视觉三原色完全是两码事。尽管它们都有着“三原色”的称呼。但是，这两个“三原色”的关系，绝非是一致的关系。理由是：按着“三色学说”的观点，一束“绿原色光”当它照射到视网膜上时，可以同时引起视觉中产生出红、绿、蓝三种原色（请注意！这里所说的三种原色指的是视觉中的红、绿、蓝三原色）。从理论上也可以这样来理解：视觉中的红、绿、蓝三种原色是“绿原色光”颜色的内在成分，或者说，视觉中的红、绿、蓝三原色是“绿原色光”颜色的三个分量。从这种关系中不难看出：视觉中的三原色更具有基础性，更像是“原色”。而“绿原色光”的颜色倒应该是一种混合色。如果换个说法也可以这样讲：“绿原色光”的颜色它根本*不是“原色”。进而也可以这样讲：光的三原色它根本*不是原色。这*是本文首先要介绍的本博客对于“原色”概念中的一个“非正统”的观点。而这个观点也是本文在建立“光颜色匹配原理”以及解析“光谱三刺激值”时的一个*为重要的出发点。

二.与本文相关的一个实验
      由于解剖学的进步，人们早已经知道在视网膜上有两类感光细胞：视杆细胞和视锥细胞，它们分别适用于暗视觉与明视觉。并且人们也都清楚的知道，视觉中所产生的彩色感与视锥细胞有关，与视杆细胞无关。在上个世纪60年代前后，人类在光学技术方面有了突飞猛进的进展，已经能把一个光点做的比视锥细胞的截面还要小。因此，*可以用这种细小的光束去单独照射每一个视锥细胞，来观察这些细胞对外界光线的吸收情况。于是，便产生了一个叫做“视网膜视锥细胞的光谱吸收曲线实验”（也称为“三种锥体细胞的光谱吸收曲线的实验”）。

      当人们做这个实验的时候，有个惊人的发现，那*是：发现了视网膜上不同的视锥细胞对光谱存在着三种不同的吸收，因而*出现了三种不同的吸收曲线。下面的曲线图*是其一。只不过是，该图把三种不同的视锥细胞的光谱吸收曲线画在同一张图上了（该图选自刘家琦，李凤呜主编的《实用眼科学》第二版.北京人民卫生出版社，1999年版.第50页）。这张图的意思是，用400nm到700nm的色光去单独照射每个视锥细胞时，其结果是：反射回来的光的数量并不是一样多，而是有三种。因而，*绘制出了三种不同的吸收曲线图。并且，这三条曲线各自占据了光谱中的蓝区、绿区、红区的不同位置。因此人们便依据这一点得出了，视网膜接受外界光线刺激时，可以产生出红、绿、蓝三种原色的观点。