1. 우리 눈의 구조
사람의 눈은 빛이 있어야 물체를 볼 수 있다. 눈은 명암과 색을 구별할 뿐만 아니라 멀고 가까움을 알 수 있으며 입체감도 느낄 수 있다. 또한 주위 환경의 밝기에 따라 눈 안으로 들어오는 빛의 양을 조절할 수도 있고 가까운 물체를 보다가도 먼 곳의 물체를 볼 수 있는 조절 능력을 가지고 있다. 사람의 눈은 지름 약 2.5㎝의 크기로 앞쪽이 볼록 튀어나온 공처럼 생겼으며 탄력이 있다.
눈의 가장 바깥 부분은 흰색의 공막이 싸고 있으며 그 안쪽에 검은색의 맥락막이 있어 눈동자를 통해서만 빛이 들어가도록 되어 있다. 눈의 앞쪽은 투명한 각막으로 되어 있는데, 빛은 이 각막을 통과하여 그 안쪽에 있는 렌즈 모양의 수정체에 의해 굴절되어 초점이 맞추어져 망막에 상을 맺는다. 망막은 맥락막의 안쪽에 있으며 많은 시세포로 구성되어 있다. 이 곳은 카메라의 필름과 같이 상이 맺히는 곳이다. 이 때 망막에 맺혀진 상은 거꾸로 된 모양이지만 우리의 뇌는 그것을 제대로 된 것으로 인식한다.
각막은 곡면으로 되어 있어 한 점에서 들어오는 빛은 각각 다른 각도로 비쳐져 굴절된다. 굴절된 빛은 망막에 좌우가 바뀌고 상하가 역전된 상을 맺고 시세포를 자극하면 그 신호가 시각 신경을 통해 대뇌로 전달되어 물체를 인식하게 된다.
- 시세포
망막에는 빛의 자극을 받아들이는 시세포가 있는데, 여기에는 원뿔 모양의 원추 세포와 막대모양의 간상 세포가 있다. 원추 세포는 망막의 중앙 부위에 많이 분포하고 있으며, 밝은 빛에서 물체의 색깔과 형태를 식별하는 기능을 한다. 간상 세포는 어두운 곳에서 약한 빛을 감지하지만 색깔은 구분하지 못한다. 그래서 밤에는 물체의 색깔을 제대로 구분하지 못하고 흑백으로 보이는 것이다. 간상 세포에는 비타민 A에서 생긴 로돕신이라는 물질이 있어 빛을 감지할 수 있다.
로돕신은 빛을 받으면 분해되어 시각 신경을 자극하고, 이 자극이 대뇌에 전달되어 물체를 인식한다. 원추 세포도 빛에 의해 흥분하고 시각 신경을 통해 대뇌로 신호를 전달하여 물체를 인식하는 기능은 간상 세포와 비슷하다. 그러나 원추 세포는 로돕신을 가지고 있지 않고 대신에 각각 3가지 색깔의 빛에 반응을 보이는 3가지 종류의 세포가 있다. 이들 세포는 각각 적색·청색·녹색의 빛을 받으면 분해 반응을 보이는 물질을 가지고 있다.
- 망막의 구조
망막을 구성하는 시세포는 명암을 구분하는 간상 세포와 색깔을 구분하는 원추 세포로 이루어져 있다. 간상 세포는 약한 빛을 감지하고, 원추 세포는 강한 빛을 감지한다. 원추 세포는 색을 빨강, 파랑, 초록으로 구분하는 3종류로 이루어져 있다. 간상 세포와 원추 세포가 빛에 의해 자극을 받으면 그 앞에 있는 신경 세포로 흥분이 전달되고 그 흥분은 대뇌로 전달되어 물체의 색깔과 명암을 구분한다.
2. 색채항상성
사람이 색을 보기 위해서는 빛을 내는 조명이 필요하고 물체가 있어야 하며 가장 중요하게는 눈(좀 더 구체적으로 말하자면 눈과 뇌를 포함하는 시각 시스템)이 필요하다. 조명에서 나온 빛은 물체의 표면에 닿게 되고, 물체 표면에서는 물체의 고유 반사 특성에 따라 빛의 일부는 흡수되고 나머지는 반사가 된다. 우리 눈에 들어온 빛은 망막에 있는 감광 세포들에 의해 흡수되고 뇌로 보내져 ‘보게 된다’. 물리적인 특징만 보자면 같은 물건이라도 조명이 바뀌면 물건으로부터 반사되어 나온 빛의 특성은 크게 달라진다. 그럼에도 불구하고 우리는 조명이 바뀐다고 느끼지 물건의 색이 바뀐다고 인지하지는 않는다. 사람들이 물체의 색이 늘 같은 색으로 유지되는 것으로 인식할 수 있는 것은 뇌 덕분이다.
사람 눈에 들어오는 색 정보는 ‘조명’에 관한 정보와 ‘물체’에 관한 정보두 가지가 결합된 형태로 들어오게 된다. 그러다 보니 사람이 색으로부터 충분한 정보를 얻어내기 위해서는 눈에 있는 세포들을 이용해 빛을 측정하는 것으로 끝나지 않고 뇌에서 해석을 하는 과정이 필요하다. 시각 정보는 우리의 뇌 뒤쪽 부분에 있는 시각 피질이라는 곳에서 처리되는데, 정보 처리 과정에서 사람의 시각 시스템은 조명의 빛의 세기나 색의 변화를 어느 정도 상쇄시켜 조명 변화에 상관없이 물체의 색들이 일정하게 보이게 만든다. 이러한 특성을 ‘색채 항상성’(color constancy)이라고 부른다.
- 드레스 논란
사람마다 의견이 달랐다. 어떤 사람은 파란색이다, 다른 사람은 아니다 흰색이다 대답이 제각각이었다. 같은 물건을 찍은 사진을 보고 어떻게 사람마다 다른 색을 이야기할 수 있을까. 자주 보던 물체라면 빛의 특성과 세기를 감지해서 색채 항상성을 발휘할 수 있지만, 처음 접하는 물체는 판단이 쉽지 않다. 꽃의 색이 원래 노란 것인지 빛 때문에 그렇게 보이는지 알기가 어렵다. 이때 각자의 판단이 개입된다. 자신의 지난 경험을 토대로 물체의 색을 유추해서 결론을 내리는 것이다. 이것이 ‘기억색’이다. 같은 물체라도 사람마다 경험이 달라서 서로 다른 색으로 판단할 수 있다. 물리적인 가시광선의 파장이 무엇인지를 알지 못해 드레스 논쟁이 생겨난 것은 아니다.
컴퓨터 그래픽 소프트웨어 ‘포토샵’을 만드는 어도비 사(社)는 사진을 컴퓨터로 분석해 “파란색과 검은색이 맞습니다” 하는 대답을 내놓았다. 그러나 이것은 색채 현시만 고려했을 뿐 사람마다 지각색이 다르다는 사실을 간과한 결과다. 당연히 논쟁을 멈출 수 없었다. 누구나 자신만의 기억색에 의존해 색채 항상성을 발휘한다. 드레스의 원래 색깔이 파란색-검은색이라 하더라도 일부의 눈에는 하얀색-금색으로 보일 수 있다. 옷에 내리쬔 조명이나 실내 환경을 나름 고려해서 판단한 것이다.
- 완벽하지는 않은 색채항상성
그림을 보면 두개의 회색 네모가 한쪽은 검정색 위에 다른 한쪽은 흰색 위에 올려져 있다. 이 두 회색은 분명히 같은 디지털 신호를 이용해 만들어진 색이지만 검정 바탕 위에 있는 회색이 흰색 바탕 위에 있는 색보다 더 밝아 보인다. 이는 ‘명도대비’라는 이름으로 잘 알려진 현상이다. 동일한 디지털 신호로 만든 진분홍색이 진한 빨강 배경과 회색 배경 위에 각각 있을 때도 비슷한 현상이 발생한다.
분명 물리적으로는 같은 자극으로 만들어진 색이지만 우리 눈에는 회색 바탕 위에 있는 색이 더 진한 분홍색으로 보인다. 우리가 보는 색에 영향을 미치는 것은 배경색만은 아니다. 화창한 날에는 나뭇잎, 길가에 심어진 꽃들, 모든 사람들이 입고 있는 옷들 등 모든 물체들의 색이 흐린 날보다 밝고 선명하게 보인다. 이처럼 주변의 밝기에 따라서 색이 달라 보이는 것 외에도 조명색 즉 푸르스름한 조명인지 아니면 노르스름한 색의 조명인지에 따라 방에 있는 물건들의 색이 조금씩 달라 보이게 된다. 내가 보고 있는 물체의 색이 항상 동일한 색인지, 아닌지 혼동을 느낄 수 있다. 답부터 말하자면 주변 환경에 따라 색이 조금씩 달라 보이기는 하지만 엄청 달라 보이지는 않는다고 할 수 있다.
왜냐면 색의 항상성이 완벽하게 일어나는 것이 아니고 ‘어느 정도’ 일어나기 때문이다. 색채 항상성이 완벽하지 않은 덕분에 우리는 이른 아침인지 밝은 대낮인지도 구분할 수 있고 조명이 노르스름한지 푸르스름한지도 구분할 수 있으면서도 물체들의 색이 ‘어느 정도’ 일정한 색을 가지고 있는 것으로 인식하게 된다.
누구나 자신만의 기억색에 의존해 색채 항상성을 발휘한다. 나는 서로의 시각이 일치하지 않을 수 있음을 배웠고, 물리적인 정보에 근거했어도 타인의 의견을 마냥 비난할 수는 없다는 사실을 알게 됐다.
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