一、螢幕校色後測試

應該用幾千塊買台硬體校色器的,不過沒$$只好請辨色力比較好的朋友幫我透過Windows7控制台內建校色和Calibrize軟體作視覺校色。

辨色力線上測驗(簡單版)

辨色力線上測驗(進階版)

二、色盲分類

紅色盲(protanopia)[ˌprəutəˈnəupɪə]
綠色盲(deuteranopia)[ˌdjutərəˈnəupɪə]
藍色盲(tritanopia)[ˌtraɪtəˈnəupɪə]

紅色弱(protanomaly)
綠色弱(deuteranomaly)
藍色弱(tritanomaly)

語源

古希臘語第一、第二、第三
protos (πρῶτος)
deuteros (δεύτερος)
tritos (τρίτος)
轉為英文前綴語
prot(o)-
deuter(o)-
trito(o)-

-opia
古希臘語 ōps (ὤψ) 指眼睛,-ōpia (ωπία) 指眼睛相關的疾病或特殊狀況
光的三原色分別為紅、綠、藍

anomalous
異常的、不合規則的
(aberrant、deviant、heteroclite、preternatural)

三、機制

人類視網膜透過「感光受器細胞」(photoreceptor cells)將光波轉換成生物訊號:感光受器細胞中的感光蛋白(photoreceptor protein)在接收到光之後,會改變該細胞的膜電位(membrane potential)。

人類視網膜主要有兩種感光受器細胞:錐狀細胞(cone cells)和桿狀細胞(rod cells)。錐狀細胞感光度較桿狀細胞低,但有較好的細節和動態變化感知能力。1 對此處討論較重要的是,不同的錐狀細胞對不同波長的不同色光有感光度的差別,因此錐狀細胞是人類可以擁有區辨顏色能力的重要受器細胞。

不同細胞之所以會對不同的色光有不同的敏感度,主要是因為它們各自含有不同的色素(pigment),專業一點的說法是「感光分子」(photosensitive molecule)。2 而不同的感光分子是由不同的視蛋白質(opsins, a kind of G-protein-coupled receptors)3、發色化合物(chromophore)、視黃醛(retinene)等組成。

例如,人眼中錐狀細胞主要區分為三種,各自擁有不同的感光分子「視紫藍質」(iodopsins)erythrolabe、chlorolabe和cyanolabe。而這三種感光分子,又具有不同的主要「視蛋白」photopsin I、II、III。

錐狀細胞 iodopsins opsins peak wavelength 異常(色弱)
L-ong erythrolabe photopsin I 564 nm (紅) protanomaly
M-edium chlorolabe photopsin II 534 nm (綠) deuteranomaly
S-hort cyanolabe photopsin III 420 nm (藍) tritanomaly

由於內含的主要視蛋白的不同,三種錐狀細胞對不同波長的光有不同的敏感度:L-Cone對紅光(長波長可見光)很敏感,M-Cone對綠光(中長波長可見光)很敏感,S-Cone對藍光(短波長可見光)較敏感。(下圖的敏感度已標準化為最大值=100)

有這些瞭解,就可以大概知道人類「看到」顏色的原理:每個特定波長的光進到視網膜,就會得到三種細胞各自的反應大小,由此大腦可以綜合起來解讀出一個對顏色的認知。而如果有不同波長的光同時(極小的時間差)進來,大腦也很神奇的地能計算出其疊加起來的顏色。4

舉例來說,有一道波長約580nm的純黃光射入眼睛,L-Cone反應最大,M-Cone會有一些反應,S-Cone則幾乎沒有反應,這三個反應大小的訊號結合起來送到大腦就判讀為我們看到「黃色」。然而,如果這時候有一道700nm的純紅光和510nm的純綠光,以以特定的強度同時入眼睛,同時激發細胞訊息,傳到大腦後大腦會產生對580nm的純黃光激發的訊息相同的判斷。物理上來說兩個獨立的電磁波是不會混合成一個的,那麼有趣的問題是,「純黃光」和「純紅光+純綠光」在從眼睛到大腦的哪個階段開始是一樣的反應?究竟是從錐細胞的接收光線做出的生化反應就已經一致,還是大腦快速地計算出兩種生化反應都應該判讀為黃色,又或者相同的反應是出現在從錐細胞傳遞到大腦的過程中?

「錐細胞和桿細胞接收到刺激以後,把這些刺激轉成訊號交給水平細胞和兩極細胞接手,奇蹟就在這裡發生了,訊號在這裡被重新排列組合......(就像我們用 RGB 色碼一樣,FF0000 紅色加上 00FF00 綠色則變成了 FFFF00 黃色)」5

附帶一提,一般人一顆眼睛中有600萬到700萬個錐狀細胞,主要分布在視網膜黃斑部(macula)上一個稱為「中央小凹」(fovea centralis)的位置。絕大多數錐狀細胞集中在一個直徑約0.3mm大小,沒有桿狀細胞分布的區域。而藍錐狀細胞(S-Cones)相對於紅錐狀細胞(L-Cones)和綠錐狀細胞(M-Cones)要少,也較隨意分布。同樣有正常視覺的不同個人,紅錐狀細胞和綠錐狀細胞的比例也不盡相同。6

之所以會有色弱或色盲,就是因為前述人體的辨色過程中出了一些狀況。一般認為是因為特定的錐狀細胞敏感度較低,也就是在同樣的光線刺激下,辨色力異常者的特定錐狀細胞反應較低(例如綠色弱者的M-Cones較不敏感),造成他的大腦運作無法區辨顏色。反過來說,如果一般人和辨色力異常者在知覺上要看到相同的黃色(假設是紅+綠的情況),紅色弱者需要更多紅光,綠色弱者需要更多綠光。 7

要檢測自己的辨色能力,可以透過一些色彩比較測驗,例如:Farnsworth-Munsell 100 Hue Color Vision Test。我檢測出來是中度的綠色弱 Q口Q

要提醒的是,如果要用電腦作這些測驗,螢幕一定要先經過校色,不然實際上顯示出來的根本就不是程式設定的顏色。即使是用實體的顏色積木作排列,環境光源也會有所影響。

最後再附一張強者我女友的超高分圖(左邊那個圓也太正了吧 O_Q):


  1. 因為椎狀細胞和桿狀細胞神經傳導路徑不同:http://i.imgur.com/kWfehES.png Christine Lea, Pauline Lowrie, Siobhan McGuigan (2001) Biology for AQA Specification B. Heinemann. 

  2. 感光分子是由蛋白質部分「opsins」和無蛋白質部分「chromophore retinal」所構成。「視紫藍質」(iodopsins)是一種感光分子(photosensitive molecule),主要分布在錐狀細胞中。 http://en.wikipedia.org/wiki/Rhodopsin 柱狀細胞中的感光分子則主要為「視紫紅質」(rhodopsin),和「視紫藍質」是類似化合物(analogue)。「視紫紅質」的視蛋白主要吸收綠藍光,因此呈紫紅色。 http://en.wikipedia.org/wiki/Photopsin 

  3. Opsins are a group of light-sensitive 35–55 kDa membrane-bound "G protein-coupled receptors"(G蛋白偶聯受體) of the "retinylidene protein family" found in "photoreceptor cells" of the retina. http://en.wikipedia.org/wiki/Opsin 基於分子演化分析(molecular phylogenetic analyses)和功能分類(functional classifications),opsins可以區分為以下七類:1. the vertebrate visual (transducin-coupled) and non-visual opsin subfamily 2. the encephalopsin/tmt-opsin subfamily 3. the Gq-coupled opsin/melanopsin subfamily 4. the Go-coupled opsin subfamily 5. the neuropsin subfamily 6. the peropsin subfamily7. the retinal photoisomerase subfamily. http://genomebiology.com/2005/6/3/213  

  4. Timothy H. Goldsmith:「我先前的學生巴特勒(Byron K. Butler)與我決定利用配色技術,來探討這四種錐細胞對視覺的作用。想知道什麼是配色,就先來看看我們自己的色覺。黃光可以同時刺激人類的兩種長波長錐細胞。我們也可以將紅光與綠光以不同比率加以混合,使其對這兩種錐細胞造成的興奮程度與黃光所造成的一模一樣,如此一來,人類受測者就無法分辨出是純黃光還是紅綠的混合光。換言之,兩種物理特性不同的光可以得到相同的顏色;這提醒我們:色覺是腦子的產物,而腦子之所以能夠分辨光譜波段中的不同顏色,則是因為比較了這兩種長波長錐細胞的輸出結果。」(翻譯:黃榮棋於《科學人》2006年8月號)http://rdd.me/holpkxwq 

  5. Taco Chen,〈低解析度的人類視網膜?〉 

  6. Roorda A., Williams D.R. (1999). "The arrangement of the three cone classes in the living human eye". Nature 397 (6719): 520–522. doi:10.1038/17383. PMID 10028967. 分布圖 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Human_photoreceptor_distribution.svg 

  7. http://en.wikipedia.org/wiki/Color_blindness#Anomalous_trichromacy 

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