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色盲的成因及对色盲特征分析 —色盲成因原理

来源:中华现代眼耳鼻喉科杂志 作者:马洪久 2006-12-19
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摘要: 色盲的成因及对色盲特征分析 —色盲成因原理 (pdf) [摘要] 本文的目的是用“平衡理论”揭示色盲现象的基本机制。并以第一色盲、第二色盲为例,阐述色盲现象产生的根本原因。虽然本理论也是三原色的,但是它并不存在“单色盲”问题。在目前,本理论是最贴近现实的一种色盲成因理论。...


    色盲的成因及对色盲特征分析 —色盲成因原理 (pdf)

    [摘要]  本文的目的是用“平衡理论”揭示色盲现象的基本机制。并以第一色盲、第二色盲为例,阐述色盲现象产生的根本原因。文中提出的“平衡理论”是一种非正统的理论(但它是三原色理论)。虽然本理论也是三原色的,但是它并不存在“单色盲”问题。在目前,本理论是最贴近现实的一种色盲成因理论。

    [关键词]  色盲;平衡理论

    Causes and characteristics of color blindness

    MA Hongjiu.Jilin Art School,Changchun 132021,China

    [Abstract]  The paper elaborated the basic reason of color blindness phenomenon occurrence, the theories used is the “equilibrium theories”. It explained the basic reason of protanopia and deuteranopia occurrence with the equilibrium theories. The equilibrium theories of color blindness phenomenon is a kind of the theories of heterodoxy. Although this theories is also theories of three primary colors, but it will not appear single color blindness problem. Currently, this theories is a kind of theories that come close reality most.

    [Key words]  color blindness;equilibrium theories

    本文支持“YoungHelmholtz三色学说”所提出的在视觉中可产生红、绿、蓝3种原色的观点。但是,在关于色盲成因问题上,本文的观点与三色学说的观点并不相同,本文的观点是一种非正统的观点。正统的观点(指三色学说以及四色学说)的基本思路是:视觉中的颜色是由各种原色混合构成的,缺少什么样的原色就应该产生什么样的色盲。而本文的观点与此相反。笔者认为,任何先天性色盲者,在他们的视觉中,都不会缺少红、绿、蓝3种原色当中的任何一种原色。色盲现象产生的根本原因是:原色之间进入等量状态造成的。在红、绿、蓝3种原色当中,如果有2种原色进入等量状态的话,就会使人失去“部分”彩色感,而成为一个部分色盲者;如果要是有3种原色进入等量状态的话,就会使人失去“全部”彩色感,而成为一个全色盲者。对于这一理论,我们称它为“平衡理论”。本文仅以第一色盲及第二色盲为例,介绍“平衡理论”的应用。

    1  正常视觉者的三通道输出曲线

    支持三色学说的实验有“视网膜锥体细胞的光谱吸收曲线实验”。该实验是以极其细小的光点,单独地去照射每个锥体细胞,进而测得锥体细胞对光谱存在有3种不同的吸收,其吸收曲线[1]见图1。

    图1  视网膜锥体细胞的光谱吸收曲线

    图中的3条曲线也相应地揭示了正常视觉者在视觉中产生红、绿、蓝3种原色的情况。虽然这一实验是对锥体细胞所做的实验,但是,这一实验同时也等于揭示了视信号有3个通道,并且这3个通道可分别产生红、绿、蓝3种颜色(本文称这3个通道为:红通道、绿通道和蓝通道)。我们依据图1所绘制的正常视觉者的3通道输出特性曲线图(见图2),从该图中可以看出,红、绿2条曲线相交的地方(L点位置)应该是光谱能量最大的地方。该处应该是正常视觉者在观察光谱时的亮点位置,大约发生在555 nm。本文就以图2为基本工具,以“平衡理论”为基本观点,揭示第一色盲及第二色盲产生的根本原因,并对它们基本特征进行全面分析。

    图2  正常视觉者的三通道输出曲线

    2  第一色盲(甲型色盲、红色盲)的成因及特性分析

    2.1  第一色盲的基本特征  (1)谱长特征:第一色盲在700 nm附近有一段盲区,所见光谱长度照正常视觉者的光谱长度要短一些。(2)亮点特征:第一色盲的亮点位置照正常视觉者的亮点位置向400 nm方向发生了偏移,大约发生在540 nm附近。(3)中性点特征:第一色盲有一个中性点,大约发生在480 nm附近。(4)辨色特征:第一色盲只能看到黄、蓝两色[以上关于第一色盲的4项基本特征,来自于俞自萍等人绘著的《色盲检查图》(第5版)第11页图中所提供的资料,经整理得出。本文在后面谈到的,关于第二色盲的各项基本特征也出自此处][2]。

    2.2  第一色盲产生的根本原因  本文提出:如果是由于遗传病变而导致了红通道的结构,错误地选择了绿通道的结构的话,就会使人产生第一色盲。当红通道的结构被绿通道的结构所替代时,则红通道的输出曲线将与绿通道的输出曲线相重合,这样红、绿两个通道就要具有相同的覆盖特性(见图3)。

    图3  第一色盲三通道输出曲线

    此时,红、绿2种原色进入等量平衡状态。下面我们就依据图3中的特性曲线来解释第一色盲的各项基本特征都是怎样形成的。

    2.3  对第一色盲各项基本特征形成的解释  (1)对第一色盲“谱长特征”形成的解释:从图3中可以看出,在700 nm附近有一段没有曲线覆盖的地方,这是一段盲区。由于这段盲区的存在,使得第一色盲所见光谱缩短了一段。这也就是为什么第一色盲所见光谱缩短的根本原因。(2)对第一色盲“亮点特征”形成的解释:从图3中可以看出,第一色盲的亮点发生在绿曲线的高峰处(L点位置),大约在540 nm附近。该点的位置照正常视觉者的亮点位置向短波方向发生了偏移。这也就是为什么第一色盲所见光谱的亮点向400 nm方向偏移的根本原因。(3)对第一色盲“中性点特征”形成的解释:从图3中可以看出,O点为红、绿、蓝3条曲线的交点。该点意味着红、绿、蓝3种原色处于等量状态。红、绿、蓝3种原色处于等量状态时的颜色应该是中性色,所以O点是中性点。这也就是为什么第一色盲所见光谱产生中性点的根本原因。(4)对第一色盲“辨色特征”形成的解释:从图3中可以看出,在V段区域内,只有红、绿2条曲线所覆盖,并且它们是相互重叠的。这就意味着,红、绿两色在该段区域内,处处都处于等量状态。这样,第一色盲在该区域内只能看到红、绿两色的混合色(黄色),不可能单独看到红色或绿色。所以,V段是黄色段。U段与V段不同,在U段中多了蓝曲线。这样,就要有一部分蓝色与黄色相混合而生成白色。由于黄色量多,蓝色量少,所以U段是淡黄色段。从色调角度来看,从中性点到650 nm这一段应该属于黄色调。对于S段来说,该段仅由一条曲线所覆盖,即蓝曲线,所以S段是蓝色段。T段与S段不同,在T段中多了红、绿两条相重叠的曲线。这样,就要有一部分黄色与蓝色相混合而生成白色。由于蓝色量多,黄色量少,所以T段是淡蓝色段。从色调角度来看,从中性点到400 nm这一段应该属于蓝色调。因此,对于第一色盲来说,从中性点到低端(650 nm)这一侧,所见光谱为黄色;从中性点到高端这一侧,所见光谱为蓝色。这也就是为什么第一色盲只能看到黄、蓝两色的根本原因。从上面的分析可以看出:第一色盲不仅看不到红色,同时他也看不到绿色。这就意味着:在第一色盲中,不可能存在着单一的红色盲或单一的绿色盲。

    3  第二色盲(乙型色盲、绿色盲)的成因及特性分析

    3.1  第二色盲的基本特征  (1)谱长特征:第二色盲所见光谱长度与正常视觉者所见光谱长度相同。(2)亮点特征:第二色盲亮点向700 nm方向偏移,大约发生在570 nm附近。(3)中性点特征:第二色盲有一个中性点,大约发生在500 nm附近。(4)辨色特征:第二色盲只能看到黄、蓝两色。

    3.2  第二色盲产生的根本原因  本文提出:如果是由于遗传病变而导致了绿通道的结构错误地选择了红通道的结构的话,就会使人产生第二色盲。当绿通道的结构被红通道的结构所替代时,则绿通道的输出曲线将与红通道的输出曲线相重合,这样红、绿两个通道就要具有相同的覆盖特性(见图4)。

    图4  第二色盲三通道输出曲线

    此时,红、绿2种原色进入等量平衡状态。下面我们就依据图4中的特性曲线,解释第二色盲的各项基本特征都是怎样形成的。

    3.3  对第二色盲各项基本特征形成的解释  (1)对第二色盲“谱长特征”形成的解释:从图4中可以看出,从400~700 nm的整个光谱段中,处处都有曲线所覆盖。因此,第二色盲没有盲区,即第二色盲所见光谱与正常视觉者所见光谱一样长。这也就是为什么第二色盲所见光谱的长度没出现缩短的根本原因。(2)对第二色盲“亮点特征”形成的解释:从图4中可以看出,第二色盲亮点发生在红曲线的高峰处(L点位置),大约在570 nm附近。该点位置照正常视觉者的亮点位置向长波方向发生了偏移。这也就是为什么第二色盲所见光谱的亮点向700 nm方向偏移的根本原因。(3)对第二色盲“中性点特征”形成的解释:从图4中可以看出,O点为红、绿、蓝3条曲线的交点。该点意味着红、绿、蓝3种原色处于等量状态。红、绿、蓝3种原色处于等量状态时的颜色应该是中性色,所以O点是中性点。这也就是为什么第二色盲所见光谱中有一个中性点的根本原因。(4)对第二色盲“辨色特征”形成的解释:第二色盲“辨色特征”形成的原因与第一色盲“辨色特征”形成的原因在原理上是一样的。

    4  结论

    色盲现象产生的根本原因是由于视信号通道在结构上发生了替代关系造成的。由于这种替代关系的存在,使得某些原色进入了等量状态。当某些原色进入等量状态时,便会导致视觉中的颜色出现“缺失现象”。但是,这种颜色“缺失现象”仅仅是人们的一种心理感受而已,它并不代表视觉中的基础颜色(红、绿、蓝)发生了“缺失”。实际上“缺失现象”本身就是宇宙间普遍存在的一种现象。比如,氢、氧合成为水。在水中并不是没有氢,也并不是没有氧,只不过是氢、氧不再是以气体的形式存在而已(似乎它们已经“缺失”了)。可见,视觉中的颜色“缺失”现象,也只不过就是宇宙间普遍存在的各种“缺失现象”当中的一种而已。

    (致谢:在撰写本文期间曾得到了孟宪君同志的帮助,在此表示感谢!)

    [参考文献]

    1  刘家琦,李凤鸣.实用眼科学,第2版.北京:人民卫生出版社,1999,50.

    2  俞自萍,曹愈,曹凯.色盲检查图,第5版.北京:人民卫生出版社,1997,11.

    作者单位: 132021 吉林,吉林艺术学校

 (编辑:周  蕊)


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