色彩是一种视觉感受，客观世界通过人的视觉器官形成信息，使人们对它产生认识。所以，视觉是人类认识世界的开端。根据现代科学研究的资料表明，一个正常人从外界接受的信息，百分之九十以上是由视觉器官输入大脑的。来自外界的一切视觉形象，如物体的形状、空间、位置以及它们的界限和区别都由色彩和明暗关系来反映。
“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”、“两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天”、“日色冷青松，空翠湿人衣”，等等诗句所表现的意境，都是作者运用了色彩视觉的特殊作用，以及它们的审美特征，使诗句更能表达出作者的思想感情。
在视觉艺术中，色彩作为给人第一视觉印象的艺术魅力更为深远，常常具有先声夺人的力量。人们观察物体时，视觉神经对色彩反映最快，其次是形状，最后才是表面的质感和细节，所以在实用美术中常有"远看色彩近看花、先看颜色后看花、七分颜色三分花"的说法。生动地说明了色彩在艺术设计中的重要意义。
"色彩的感觉
人的色彩感觉信息传输途径是光源、彩色物体、眼睛和大脑，也就是人们色彩感觉形成的四大要素。这四个要素不仅使人产生色彩感觉，而且也是人能正确判断色彩的条件。
光源的辐射能和物体的反射是属于物理学范畴的，而大脑和眼睛却是生理学研究的内容，但是色彩永远是以物理学为基础的，而色彩感觉总包含着色彩的心理和生理作用的反映，使人产生一系列的对比与联想。
美国光学学会（Optical Society of America）的色度学委员会曾经把颜色定义为：颜色是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的一种特性，即光的辐射能刺激视网膜而引起观察者通过视觉而获得的景象。
我国国家标准GB5698-85中，颜色的定义为：色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性。根据这一定义，色是一种物理刺激作用于人眼的视觉特性，而人的视觉特性是受大脑支配的，也是一种心理反映。
在人类对客观世界的认识和改造过程中，自然景物的色彩却逐步给人造成了一定的心理影响，产生了冷暖、软硬、远近、轻重等感受，以及由色彩所产生的种种联想。例如，从红色联想到火焰，蓝色联想到大海，这种联想便产生了明确的概念，使人对不同的色彩产生不同的感觉。
第二章 色彩的物理理论
"色与光的关系
没有光就没有色，光是人们感知色彩的必要条件，色来源于光。所以说：光是色的源泉，色是光的表现。
"光的本质
牛顿的微粒说、惠更斯的弹性波动说、麦克斯韦的电磁理论、爱因斯坦的光量子学说、现代的波粒二象性理论。
可见光——在电磁波辐射范围内，只有波长380nm到780nm（1nm=10-9mm）的辐射能引起人们的视感觉，这段光波叫做可见光。
"光的色散实验
习惯上称该色带为光谱（spectrum）
"光谱的七色说
古希腊时代，亚里土多德认为世间万物的绚丽色彩都是由七个基本色彩组成。这七个基本色彩就是由亮渐暗的白、黄、红、紫、绿、青、黑。虽然他并无太多依据，但“七’这个数字却统治了欧洲科学界达两千年之久。
牛顿是否也受此影响已无凭可据，但其晚年成为虔诚的教徒，当时英国教会奉献给上帝的音乐采用着一种以自然大音阶的D音为主音的七声音阶调划定这七色，由此划定光谱的七色为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
"色光加色法（additive mixture）
--> 色光三原色的确定
色光中存在三种最基本的色光，它们的颜色分别为红色、绿色和蓝色。这三种色光既是白光分解后得到的主要色光，又是混合色光的主要成分，并且能与人眼视网膜细胞的光谱响应区间相匹配，符合人眼的视觉生理效应。这三种色光以不同比例混合，几乎可以得到自然界中的一切色光，混合色域最大；而且这三种色光具有独立性，其中一种原色不能由另外的原色光混合而成，由此，我们称红、绿、蓝为色光三原色。
为了统一认识，1931年国际照明委员会（CIE）规定了三原色的波长λR=700.0nm,λG=546.1nm,λB=435.8nm。
由两种或两种以的色光相混合时，会同时或者在极短的时间内连续刺激人的视觉器官，使人产生一种新的色彩感觉。我们称这种色光混合为加色混合。这种由两种以上色光相混合，呈现另一种色光的方法，称为色光加色法。
国际照明委员会（CIE）进行颜色匹配试验表明：当红、绿、蓝三原色的亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时，就能匹配出中性色的等能白光，其表达式为（R）+（G）+（B）=（W）。
R、G、B 为色光一次色（three primary colors）
C、M、Y 为色光二次色（secondary color）
W 为色光三次色（三原色不等量混合所得色光也是）
"加色混合种类
--> 视觉器官外的加色混合
视觉器官外的加色混合是指色光在进入人眼之前就已经混合成新的色光。混合色光中的各原色光对人眼的刺激是同时开始的，是色光的同时混合
--> 视觉器官内的加色混合
视觉器官内的加色混合是指参加混合的各单色光，分别刺激人眼的三种感色细胞，使人产生新的综合色彩感觉，它包括静态混合与动态混合。
"视觉器官内的加色混合
--> 静态混合
静态混合是指各种颜色处于静态时，反射的色光同时刺激人眼而产生的混合，如细小色点的并列与各单色细线的纵横交错，所形成的颜色混合，均属静态混合，各色反射光是同时刺激人眼的，也是色光的同时混合。
由于视锐度所限，人们不能将相隔太近，且面积又很小的色点或色线分辨开来，而将它们视为一种混合色。
--> 动态混合
动态混合是指各种颜色处于动态时，反射的色光在人眼中的混合，如彩色转盘的快速转动，各种色块的反射光不是同时在人眼中出现，而是一种色光消失，另一种色光出现，先后交替刺激人眼的感色细胞，由于人眼的视觉暂留现象，使人产生混合色觉。
"色光混合规律
--> 色光连续变化规律
若红光不变，改变绿光的强度使其逐渐减弱，可以看到混合色由黄变红的各种过渡色彩。
--> 补色律
最基本的互补色有三对：红-青，绿-品红，蓝-黄。
一种色光照射到其补色的物体上，则被吸收。如蓝光照射黄色物体，则呈现黑色。
--> 中间色律
任何两种非补色光混合，便产生中间色。其颜色取决于两种色光的相对能量，其鲜艳程度取决于二者在色相顺序上的远近。
--> 代替律
颜色外貌相同的光，不管它们的光谱成份是否一样在色光混合中都具有相同的效果。凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。即相似色混合后仍相似。
如果颜色光A=B、 C=D，那么： A+C=B+D
--> 亮度相加律
由几种色光混合组成的混合色的总亮度等于组成混合色的各种色光亮度的总和。
"色料减色法（subtractive mixture）
色料：色感最纯的微粒状物质，具有理想的漫反射状态，是最理想的固有色。
色料三原色为：青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）
颜色是物体的化学结构所固有的光学特性。一切物体呈色都是通过对光的客观反映而实现的。所谓"减色"，是指加入一种原色色料就会减去入射光中的一种原色色光（补色光）。因此，在色料混合时，从复色光中减去一种或几种单色光，呈现另一种颜色的方法称为减色法。
"色料减色法（subtractive mixture）
色料的呈色是由于色料选择性地吸收了入射光中的补色成分，而将剩余的色光反射或透射到人眼中。减色法的实质是色料对复色光中的某一单色光的选择性吸收，而使入射光的能量减弱。由于色光能量下降，使混合色的明度降低。
互补色料
三原色料等比例混合可以得到黑色，即：
（Y）+（M）+（C）=（Bk）。若先将黄色与品红色混合得到其间色红色，然后再与青色混合，上式可以写成：
（R）+（C）=（Bk）。
象这样两种色料相混合成为黑色，我们称这两种色料为互补色料，这两种颜色称为互补色。在色料中，品红与绿，黄与蓝也各是一对互补色。
"加色法与减色法的关系
加色法与减色法都是针对色光而言，加色法指的是色光相加，减色法指的是色光被减弱。加色法是色光混合呈色的方法。减色法是色料混合呈色的方法。
加色法是两种以上的色光同时刺激人的视神经而引起的色效应；而减色法是指从白光或其它复色光中减某些色光而得到另一种色光刺激的色效应。
从互补关系来看，有三对互补色： R-C；G-M；B-Y。在色光加色法中，互补色相加得到白色；在色料减色法中，互补色相加得到黑色。
第三章 色彩生理理论
--> 视觉通道
人类的眼睛犹如一架精美的相机。更确切地说是一架摄像机。人类的视觉系统是有眼睛接受光的刺激---->进行转换--->传输至大脑---->成色处理的整个视觉通道。
视觉通道如图所示。它始自眼球，接受外部世界的信息--->经神经系统将转换成生物电的信息--->左右外侧膝状体。传输中来自视网膜鼻侧的信息左右相互交叉。经左、右外侧膝状体后又将各自的信息分别传送到视觉通道的终点——左、右大脑半球的枕叶皮层横纹区。视觉信息最终就在该横纹区中加工成视知觉，包括色知觉。
--> 眼球
眼球接受视觉信息的窗口，结构如图所示，
整体结构 --> 暗箱，
眼敛 --> 快门
透明的角膜，周围有不透明的结膜相裹。
角膜后方是充满透明水样液物质的前房。
其后方是不透光的虹膜。
虹膜中间圆孔，称为瞳孔。
水晶体 --> 可改变曲率的生物凸透镜---聚焦。
后房玻璃体--> 成像至眼球内壁的视网膜上-->形成全视野的正确倒像。
视网膜的曲面改善了四周的聚焦问题，故有很大的视野。
眼球 --> 直径约25mm的精密的光学系统
眼球上有两根轴线，其一是光轴，其二是进行观察时视线的视轴。视网膜与视轴相交处微凹，称为中央窝。作为光的感受器，视网膜与大脑皮层的变分辨率结构相一致，也有非常巧妙的变分辨率的结构。在中央窝有很高的分辨率为中央视觉区，当离开中央窝后分辨率急速下降，并且越远越低。在进行观察时，视轴总是对向被注视对象的细部，成像在分辨率最高的中央窝。在光轴鼻侧的不远处，有视神经的汇聚口，状如乳头称为视神经乳头。视神经由该处引出眼球，放在该处形成视网膜上的盲点。但盲点并不是形成视觉的黑洞，该处的视觉皆由四周感光元所得的信息所填充，故与四周晕成一片，难被察觉。
--> 感光元
视网膜上有两类对可见光波段内电磁波敏感的感光细胞：一类为柱形感光元，亦称柱体细胞；一类为锥形感光元，亦称锥体细胞，柱体有极高的感光灵敏度，能在微弱光照水平下辨别极为微弱的光线变化。
锥体感光灵敏度远低于柱体。在昏暗的光照水平下完全处于截止状态，不能正常工作。在长波段有最高灵敏度的R锥体；在中波段有最高灵敏度的G锥体；在短波段有最高灵敏度的B锥体。
柱体细胞只能感受亮度差异，对物体的细微层次分辨力差；
锥体细胞能感受物体的颜色和分辨物体的细微层次。
--> 暗视、明视与间视
由柱体在黑暗环境中产生的视觉状态称为暗视。
由于中央窝没有柱体分布，该处的视觉为周围柱体的信息所填充。就是说夜晚的视觉是朦胧的，无法对物体的细部进行精微观察。
在白天柱体细胞已达饱和而失去了工作能力，一切视觉现象完全依赖于锥体的作用，即明视。根据锥体的分布特性，在中央窝处有最高的分辨率，所以观察时人类总有将视轴转向对象的反射活动，使被观察的细部成像在中央窝处。阅读活动是最典型的例子。
由于视觉状态的特性，所以在照度水平介于两状态之间时还会出现一种间视状态。环境从黑暗渐向薄明状态变化时，人类的视觉从暗视向明视推移。蓝色不仅是最初回到色感中来的色彩，并且也是在环境渐暗时最后消失的色感。
--> 视野感色区
真正的视觉依赖于锥体所建立起来的明视。这不仅表现于能精微观察，还表现为色彩现象成为人类的主要视觉现象。由于锥体的分布特性，决定了视野中感色的不一致性。
外 --> 内
完全无色感区（感知黑白,运动敏感） --> 蓝--黄区（不具备完整的色感） --> 红--绿区（形成了完整的色彩知觉）。
--> 杨--赫姆霍兹色觉三色学说
波长就是色彩吗？
1801年英国科学家托马斯·杨（T．Young）创立了色觉三色学说（Three－Component Theory）。
视网膜的所有位置上都同时存在三种分别能与红、绿、蓝波长形成共振的粒子，当接受光照后它们分别按各自固有的共振曲线共振，并分别经三种神经纤维将各自的振动值传给大脑中枢形成色觉。
19世纪五六十年代，德国物理学家赫尔曼·赫姆霍兹（ H．Helmholtz）又发展了杨的色觉三色学说，提出了如图4所示的平行构造色觉三色模型。他认为视网膜上存在三类不同的细胞，它们在光的刺激下产生兴奋，并分别将这种兴奋值转换为各自视神经所固有的特殊能量送至大脑，在大脑中分别形成红感觉、绿感觉与蓝感觉后，最终融合成完整的色觉。这三类细胞与神经分别称为红细胞、绿细胞、蓝细胞与红感神经、绿感神经、蓝感神经。它们分别形成三组平行结构的色觉通道。自此该学说就被称为杨一赫姆霍兹色觉三色学说。
成功之处：杨一赫姆霍兹色觉三色学说顺利地解释了牛顿的名言“光线中没有色彩”。他还解释了人类是如何接受没有色彩的光刺激，在自己的大脑中融合出光怪陆离的缤纷世界。因而使人们理解了为什么色彩感觉比任何其他感觉更具主观性，也更好地解释了三原色混色原理。
缺点：色彩心理现象的发生机制却无法解释。
1.按三色混合而成的任何色彩为什么总存在一个性格与之截然相反的所谓补色呢？
2.为什么补色的并置会极度地强化它们相反的个性呢？为什么它们的混合又会相互抵消各自的影响，乃至成为光彩色的黑、白、及灰呢？
3.为什么能观察到偏蓝的红或偏黄的红，而没有偏绿的红呢？
4.为什么光谱首尾并不衔接，而色彩感觉却能排成首尾连接的色环？
--> 赫林拮抗色学说
1870年德国生理学家赫林（E. Hering，1834—1918）提出了色觉拮抗色学说（opponent Color Theory），它撇开了先入为主的成见，认为人类的色觉是由三组正反相对的基本色感——拮抗色在大脑中融合而成，它们分别是黑白、红绿、蓝黄三组拮抗色。他认为，它的物质基础就是视觉通道中有三类不同细胞分别存在黑白、红绿、蓝黄三种视物质。这些视物质在光的刺激作用下分别不同程度地出现合成或分解的生物化学反应，从而出现不同值的或正或负的电位。正是这些电位分别形成相应程度的或黑或白、或红或绿、或蓝或黄的基本色感。最终由三拮抗色中某一基本色感在大脑中融成综合的色觉，这就是赫林的拮抗色学说。
--> 现代色觉阶段模型（Stage Theory）
1923年提出的亚当模型，它是现代色觉模型的原型。改进后为如图所示的现代色觉阶段说（Stage Theory）模型
在该模型中分别存在明现与暗视两个独立的系统。暗视是由柱体细胞单独构成的普尔基涅系统。而明现较为复杂，它有一个由R、G、B三种锥体组成分布在视网膜上支持赫姆霍兹三色学说的受光终端。嗣后在R、G、B三种锥体所得的响应中，由R与B响应结合成赫林红r信号，由B与G响应结合成赫林黄y信号，而只有B响应直接成为赫林蓝b信号。结合而成的四个信号对应于心理纯色。由减法回路组成拮抗色（y—b）与（r－g），由各信号混合成黑白信号W。在这后一阶段组成支持赫林学说的三组拮抗色。最终在大脑中由该三组拮抗色融合成现实的色感。在视觉通道中传送的则是三组拮抗色。
第四章 物体色和光源色
--> 物体呈色
物体从发光角度可分为发光体和非发光体两大类。其中非发光体又分为透明体和不透体。非发光体按其吸收光谱的特性，又可分为消色物体和彩色物体。
--> 消色物体呈色
物体对光谱中不同波长的光，能按不同程度的等比吸收，称为非选择性吸收或等比吸收与均匀吸收。随着吸收比例不同，物体在日光下将呈现从白色、各种灰色到黑色的一系列中性颜色，这一系列的颜色称为消色。呈现消色的物体就称为消色物体。
--> 彩色物体呈色
自然界中大多数物体对各种波长的光有不同的吸收，有的波长吸收的多些，有的吸收少些，这种吸收叫做选择性吸收。经过选择性吸收以后其反射或透射的光在亮度上减弱，光谱成分也发生了改变。在白光下，这些发生选择性吸收的物体的反射光或透射光对人眼的三种感色细胞的刺激不再均等，给人以彩色的感觉。
--> 物体色（object color）
由于万物都具备有选择地吸收投射到它表面的光线而将其余部分反射出去的特性，正是这种反射光在视觉中形成了物体的色彩，称为物体色。
不同物质有不同的选择性，也就有不同的分光吸收率分布特性，形成不同的物体色。
一种物质就有一种固有的分光反射率分布，所以在白光的照射下一个特定物体反射光的分光能量分布是确定的，它所表现出的色彩也是确定的，这一色彩就称为该物体的固有色（proper color）。
有些特殊的物质也具有表面色，如雨后天空中的霓和虹，金刚石由于光折射引起；通过羽毛、绸纹、纱巾看光源，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象造成的。此外，光的干涉现象能使厚薄不均匀的薄膜在白光下产生颜色，如肥皂泡及水面上的油层等。
--> 影响物体呈色的因素
物体本身性质所表现的颜色，常称为物体的固有色。但是，物体的颜色在不同光谱的光源下，或光的照射角度不同，观察者不同，物体距离及环境不同，都会影响物体的固有色彩。
--> 光源色的影响
物体只有对不同光波有固定的吸收、反射等光学特性而没有固定的颜色。物体色随着光源光谱成分的不同而改变。物体的固有色，实际上是指日光下物体的颜色。
--> 环境色对物体的影响
--> 光源色的影响
色光投射到物体上所呈现的颜色，有以下两个规律：
（1）色光投射到消色物体上时，物体产生了非选择性吸收和反射，物体色与光源色相同。当两种以上的色光同时照射时，产生加色效应。如蓝光与绿光同时照射一白色物体则呈现青色。
（2）彩色物体受到色光照射时该物体产生固定的选择性吸收和反射，产生减色效应。例如黄色物体在品红光下观察呈红色，在青光下呈绿色，在蓝光下则呈灰色或黑色。可见该物体在不同色光源下反射的都是红光和绿光，吸收蓝光。彩色物体在不同的光源下反射和吸收的色光是固定不变的。只要光源含有物体应反射的光，物体就反射，含有应吸收的光，物体就会吸收该光。
日光是主要的光源，但它也是变化的。太阳照射的相对位置不同（如早、中、晚），日光光谱的成分也不同。另外季节和天气变化时日光也是不同的。不同的日光下观察物体的颜色，物体颜色也有所变化。
--> 环境色对物体的影响
在色光源的照射下，物体还在相当程度上染上光源的色彩，这种现象称为光源演色性。
所染的色彩称为环境色（ environmental color）。环境对物体色的影响有如下规律：
（1）物体的受光面受光源色影响比较大，它的色相是固有色与光源色的综合，色调偏冷。
（2）物体背光面的色彩随环境色变化而变化，它的色相是固有色与环境色的综合，色调偏暖。
（3）物体由于受光源的角度不同，因而本身存在不同的阶调变化。色相是光源色、固有色、环境色的综合，主要是固有色的影响。
--> 物体色还受其表面加工特性的影响
一个打磨成理想镜面的物体表面几乎是100％地反射光源人射光，所以物体几乎丧失其固有色；一个完全的漫反射表面才真正地表现出该物质所固有的光学特性呈现出固有色。至于一般物体的表面总是介于这两种极端之间，在高光的部分更多地出现镜面反射的成分，更多地反射出光源色；中间灰调的部分则更多反映出物体的固有色。
由于知觉的适应性，全视野的同一色彩偏离会被中性化而产生视觉知觉的色觉恒常性，从而使这种偏离难以发现，在人类所感知的几乎仍是固有色。相反，要认识物体真实色彩却非得借助于理性来冲破这种心理屏障不可。这正是固有色绘画占据西方画坛达数百年之久，印象派绘画在牛顿发表光学研究成果约二百年之后才迟迟降临人间的重要原因。
--> 光源与光源色
光源的颜色主要由它所发射的光谱的能量分布决定的，即光源的光谱功率分布。光谱功率分布可用色温来表示，色温的高低直接影响光的颜色。
--> 光源的光谱分布
1. 连续光谱
2. 线状光谱
3. 混合光谱
--> 连续光谱
光源在整个可见光谱范围内发出强度不等的连续光谱。也就是包括了由红到蓝等各种色光在内的连续彩色光带，这种光谱称为连续光谱。可由固体、液体或高压气体在高温下发光产生。例如碳弧灯以碳粒发光，温度高达4000℃；白炽灯钨丝发光，灯丝温度可达2000℃。熔化的钢水发光，煤气的发光，分别是液体和气体在高温下发光。
--> 线状光谱
某种元素的炽热蒸汽能生成某些特定波长的谱线，例如低压汞灯，低压钠灯，只在整个光谱区域中某几个波长处发出狭窄的光谱，这样的光谱称为线状光谱。
--> 混合光谱
有些光源的光谱，例如新型的电光源氙灯、铟灯都是电弧放电灯，管内有较高的气压，它们发射出来的光谱成分往往较复杂，既有连续光谱成分，又有几个突出的谱线存在。这样的光源光谱称为混合光谱。除以上几种之外还有属于线状光谱但排列紧密的密集线光谱。
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