HueSense

사람은 색을 어떻게 구분할까 — 원뿔세포와 반대색 과정

빛이 망막의 세 가지 원뿔세포를 자극하고, 뇌가 그 신호를 빨강–초록·파랑–노랑·밝기 채널로 다시 나누는 과정을 따라가며 색 구분의 원리를 설명합니다.

색은 물체에 붙어 있는 성질이 아니라, 빛과 눈과 뇌가 함께 만들어 내는 지각입니다. 색을 얼마나 잘 구분하는지도 이 세 단계 각각의 특성에 따라 정해집니다.

1단계: 세 가지 원뿔세포

망막에는 밝은 곳에서 색을 담당하는 원뿔세포가 세 종류 있습니다. 가장 잘 반응하는 파장에 따라 흔히 L(장파장, 약 560nm 부근), M(중파장, 약 530nm 부근), S(단파장, 약 420nm 부근) 원뿔이라고 부릅니다.

원뿔세포 하나는 파장을 알려 주지 못합니다. 어떤 파장이든 흡수하면 똑같이 신호를 낼 뿐입니다. 색은 세 원뿔의 반응 비율로 결정됩니다. 그래서 스펙트럼이 전혀 다른 두 빛도 세 원뿔을 같은 비율로 자극하면 같은 색으로 보입니다(조건 등색, 메타메리즘). 화면이 빨강·초록·파랑 세 가지 빛만으로 수많은 색을 흉내 낼 수 있는 것도 이 때문입니다.

L과 M 원뿔은 감도 곡선이 크게 겹칩니다. 빨강–초록 구분은 이 두 곡선의 작은 차이에서 나오기 때문에, 유전적으로 한쪽 원뿔이 없거나 곡선이 옮겨 가면 빨강–초록 구분이 약해집니다. 북유럽계 남성의 약 8%, 여성의 약 0.5%가 적록 색각 이상이라는 보고가 있습니다(Birch, 2012).

2단계: 반대색 채널

원뿔세포의 신호는 그대로 뇌로 가지 않습니다. 망막과 시상을 거치며 차이로 다시 계산됩니다.

이 구조를 반대색 과정이라고 합니다. 19세기에 헤링이 '빨간 초록'이나 '노란 파랑'은 떠올릴 수 없다는 관찰로 제안했고, Hurvich와 Jameson(1957)이 정량적으로 뒷받침했습니다. CIELAB의 a*(초록–빨강), b*(파랑–노랑), L*(밝기) 축도 이 구조를 본뜬 것입니다.

어느 색에서 더 예민한가

스펙트럼의 한 파장을 조금씩 바꿔 가며 차이를 알아챌 수 있는 최소 파장 차이를 재면, 청록(약 490nm)과 노랑–주황(약 580~590nm) 부근에서 가장 예민하고 스펙트럼 양 끝에서 둔합니다(Wright & Pitt, 1934). 두 반대색 채널의 신호가 파장에 따라 가장 가파르게 바뀌는 곳이 이 부근이기 때문입니다.

S 원뿔의 특별한 사정

S 원뿔은 전체 원뿔의 약 5~10%밖에 되지 않고, 시야 한가운데(중심와의 가장 안쪽)에는 거의 없습니다. 그래서 파랑–노랑 방향의 차이는 작은 면적에서 특히 알아보기 어렵습니다. 격자가 8×8로 커져 칸이 작아지면 파랑·노랑 계열 문제가 어렵게 느껴지는 이유 가운데 하나입니다.

3단계: 뇌의 해석

뇌는 주변 맥락을 이용해 색을 다시 해석합니다. 같은 회색도 어두운 배경 위에서는 밝게, 밝은 배경 위에서는 어둡게 보입니다(동시 대비). 조명이 바뀌어도 흰 종이를 흰색으로 보는 색 항등성도 뇌의 보정입니다. 이 테스트가 격자 주변을 중립 회색으로 고정한 것은 이런 맥락 효과가 문제마다 달라지지 않게 하기 위해서입니다.

나이와 색 구분

나이가 들면 수정체가 점차 노랗게 변해 짧은 파장의 빛이 덜 들어옵니다. 그 결과 파랑–노랑 방향의 구분이 먼저 둔해지는 경향이 있고, 조명이 어두울수록 더 두드러집니다(Knoblauch 등, 1987). 같은 사람이라도 피로, 조명, 시간대에 따라 결과가 흔들릴 수 있습니다.

이 테스트에서 재는 것

HueSense는 세 단계를 모두 거친 결과, 곧 화면 속 두 색의 차이를 알아채는 능력을 봅니다. 원뿔세포 하나하나의 기능을 재는 의학 검사가 아니며, 색각 이상 여부를 판정하지 않습니다.

참고 자료

테스트 해 보기 →