2.1.1 人眼的色彩感知

人的眼睛有接收及分析视像的能力，从而形成视觉，以辨认物象的外貌和所处的空间（距离），以及该物在外形和空间上的改变。眼睛接收到的物象信息主要是有关物象的空间、色彩、形状及动态。根据获得的信息，我们可辨认外物和对外物做出适当的反应。

形成色觉的生理基础是由眼球、视神经和大脑组成的视觉器官。人的眼球结构示意图如图2-1所示，其中眼球是视觉器官的重要组成部分。有光线时，人的眼睛能辨别物象本体的明暗，物体有了明暗的对比，眼睛便能产生视觉的空间深度，看到对象的立体程度。同时眼睛能识别形状，有助我们辨认物体的形态。人眼通过接收及聚合光线，对光照进行反应，将其信息传达给大脑，大脑做出响应形成色觉。

眼球被整个包裹在一层巩膜之内，巩膜如同摄影机的黑箱，眼球分为前层、中层、后层。眼球前层的作用主要是接收及聚合光线，由角膜、瞳孔、虹膜和晶状体组成。光线首先穿过角膜这片透明薄膜，虹膜内缩形成瞳孔，杂光被脉络膜吸收，光线经由瞳孔及晶状体被收聚在眼球后层的视网膜上，由于眼球内有睫状体，它的伸拉作用可使晶状体变形，因而调节屈光度，使光线能聚焦到视网膜上形成影像。

图2-1 人的眼球结构示意图（图片来源于《眼球解剖结构》）

不同波长的光线经过反射到达人眼后，呈现的是一个连续的光谱分布函数，在数学上表现为无穷维的巴拿赫空间（函数空间）。光谱进入人眼后，刺激三种视锥细胞，视锥细胞的感光特性相当于在这个充满光谱的无穷维空间中建起了三个基底，经由色彩识别器——大脑处理，将色彩“投影”到由三个基底构建的空间中。由于色视觉响应的线性，这一过程相当于光谱分布函数与三个基底做内积。“内积”过程就相当于Grassmann混色定律的具体表现。

人的眼睛有针对短波长（S，420～440nm）、中波长（M，530～540nm）和长波长（L，560～580nm）的光感受器——视锥细胞，视锥细胞通过不同的刺激比例来描述任意一种色彩，称之为LMS空间。人的眼睛中存在三种视锥细胞，对应三维色彩空间的三个基底。视杆细胞大约有1.2亿个，均匀地分布在整个视网膜上，其形状细长，可以接受微弱光线的刺激，分辨物体的形状和明暗，但是不能分辨物体的色彩和细节。视锥细胞感受强光和色彩，产生明视觉，对物体细节和色彩分辨力强，我们能够读书看报，视锥细胞功不可没。视杆细胞和视锥细胞接收到的信息随后被传送给视网膜上的近100万个节细胞，这些节细胞将来自视杆细胞和视锥细胞的信息通过视神经发送给大脑。