第十二章 室內色彩
第一章色彩的物理理論
第一節色彩原理
1．光與色
沒有光源便沒有色彩感覺，人們憑藉光才能看見物體的形狀、色彩，從而認識客觀世界。什麼是光呢？從廣義上講，光在物理學上是一種客觀存在的物質（而不是物體），它是一種電磁波。電磁波包括宇宙射線、x射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波等。它們都各有不同的波長和振動頻率。在整個電磁波範圍內，並不是所有的光都有色彩，更確切地說，並不是所有的光的色彩我們肉眼都可以分辨。只有波長在 380納米至 780納米之間的電磁波才能引起人的色知覺。這段波長的電磁波叫可見光譜，或叫做光。其餘波長的電磁波，都是肉眼所看不見的，通稱不可見光。如：長於780納米的電磁波叫紅外線，短於380納米的電磁波叫紫外線。
實際上，陽光的七色是由紅、綠、紫三色不同的光波按不同比例混合而成，我們把這紅、綠、紫三色光稱為三原色光（目前彩色電視所採用的是紅、綠、藍，實際上混合不出所有自然界之色，只是方便而已，但光學一直採用紅、綠、藍為三原色，這裡我們可以通過“色圖”來表示），國際照明學會規定分別用x、y、z來表示它們之間的百分比。由於是百分比，三者相加必須等於1，故色調在色圖中只需用x、y兩值即可。將光譜色中各段波長所引起的色調感覺在x、y平面上做成圖示時，即得色圖（見圖2）。因白色感覺可用等量的紅、綠、紫（藍紫）三色混合而得，故圖中愈接近中心的部分，表示愈接近於白色，也就是飽和度愈低；而在邊緣曲線部分，則飽和度愈高。因此，圖中一定位置相當於物體色的一定色調和一定的飽和度。
1666年，英國物理學家牛頓做了一次非常著名的實驗，他用三稜鏡將太陽白光分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的七色色帶。據牛頓推論：太陽的白光是由七色光混合而成，白光通過三稜鏡的分解叫做色散，虹就是許多小水滴為太陽白光的色散，各色波長如下：
單位：納米
可見光譜表：
光的物理性質由光波的振幅和波長兩個因素決定。波長的長度差別決定色相的差別，波長相同，而振幅不同，則決定色相明暗的差別。（圖3）
2．物體色
人們在這個問題上爭論頗大，有人認為有固有色，有人認為沒有。主張沒有的人說：沒有光什麼物體也不具備顏色，物體之所以有色，是因為不同物質對七色光中不同的色光吸收或反射不同，所以呈現色彩不同。他們又說：綠葉這種物質能反射綠光吸收其他色光，所以看上去是綠的，紅花這種東西是能反射紅光而吸收其他色光，所以看上去是紅的。而主張有固有色的人說：為什麼紅花照上紅光會顯得更紅，這是因為它本身具有紅色素，它的紅色已飽和，所以全部反射出來，而將紅光照到綠葉上，綠葉會變成黑色，這是因為綠葉中沒有紅色素，它全部吸收，自然會成為黑色的，而白色紙上任何色素都不具備，照上任何色光它大部分都反射出來。另外白色的棉花因為它不具備任何色素，所以反射全色光，當染上紅色素後，其質地沒有多大變化，因而反射紅光，吸收其他色光。為了免其爭論，我們稱它是物體色，但要說明物體之所以反射不同色光的原理：
不同物體反射不同色光，為什麼？因為不同物體具有不同的反光曲律，這種曲律，人們稱為色素。比如說，紅色物體，它的曲律能反射紅光，也就是說它的曲律是能反射640～750納米的電磁波，如果紅光照到上面，即可產生同步共振的效應，使紅光反射回來，只有一部分紅光在共振時消耗其能量。所以我們看到它為紅色，也稱該物體反射紅光。如果是其他色光照到上面，因為曲律不同而產生波長的干擾作用，所產生的干擾波不一定是多少，如果是550～600納米的黃光照在紅色物體上，可能會產生類似600～640納米的干擾波，即類橙色，這就是所謂黃光被吸收。如果是480～550納米波長的綠光照在紅色物體上，可能產生較為紊亂的干擾波，這種干擾波大部分不在可視光波之內，僅有一部分被反射出來產生視知覺，我們說這種綠光波吸收而產生黑灰色的視知覺。如果是白色光照在紅色物體上面，只有白光中640～750納米的光波產生同步共振，其餘的光波產生干擾，我們說，這是紅光被反射出來，而其餘光波被吸收。能反射不同波長的物體，因為其曲律不同而對不同色光產生同步共振，我們稱它能反射不同色光。如果是黑色物體，它不能純淨地反射某種色光，也就是說：不能使任何一種色光同步共振，只能反射干擾後的混合型較雜亂的電磁波，所以我們稱它為黑色吸光體。黑色之所以吸光，就是因為色光照到它上面不能產生同步共振的返回，所有不同波長電磁波被干擾，干擾後即將光能消耗在干擾之中，產生熱量，這就是黑色吸光的作用。而白色物體能將七色光的電磁波大部分同步共振地反射回來，僅有一小部分在共振時消耗其能量，所以，我們稱它反光率高，有涼爽感。
這就是物體反射不同色光的原理。
另外，我們知道，光波也是電磁波的一種，因而它同樣具備電磁波同性相斥、異性相吸的特性。這又是與色光相同的物體色反射相同色光的又一原因之所在。
任何物體對光都具有吸收、透射、反射、折射的作用。
在可見光譜中，紅色光的波長最長，它的穿透性也最強。比如說：清晨的太陽為什麼是紅的？這是因為清晨的太陽光要照到我們身上需穿過比中午幾乎厚三倍的大氣層，而且清晨的空氣中含有大量水分子。陽光穿過它時，其他色光許多被吸收、折射或反射了，只有紅光以巨大的穿透力，頑強地穿過大氣層、水蒸氣來到地面，在此其間，大部分藍紫色光都被折射在大氣層及水蒸氣里，而到達地面上的太陽光大部分是紅橙色，所以太陽看上去是紅的。
在衛星上看天空本來是漆黑一團，但為什麼我們在地球上看天空是藍色的呢？這就是因為太陽光照到地球上，其中藍紫色的光因其穿透性最弱而被空氣吸收、折射、反射了，這些藍光散布在空氣中，看上去自然是藍的。而海水為什麼是綠的呢？水不是無色透明的嗎？這也是因為陽光照入水中，大部分青綠色光折射在水中，所以看上去海水是青綠色的。在空氣污染極少的天山，我們發現，近山是綠樹，中景山是青藍色，而遠景山則是藍紫色，故人稱“青山綠水”。由於以上原因，我們繪畫中就出現了“色彩的透視”，即：近暖、遠冷，近實、遠虛，近純、遠灰，此處暫不多贅
第二節 色彩的分類與特性
我國古代把黑、白、玄（偏紅的黑）稱為色，把青、黃、赤稱為彩，合稱色彩。
現代色彩學，也可以說是西洋色彩學也把色彩分為兩大類：
1．無彩色系
無彩色系是指黑和白。試將純黑逐漸加白，使其由黑、深灰、中灰、淺灰直到純白，分為11個階梯，成為明度漸變，做成一個明度色標（也可用於有彩色系），凡明度在0°～3°的色彩稱為低調色，4°～6°的色彩稱為中調色，7°～10°的色彩稱為高調色。
色彩間明度差別的大小，決定明度對比的強弱，3°以內的對比稱明度的弱對比，又稱短對比。3°～5°的對比稱為中對比，又稱中調對比。5°以外的對比稱為強對比，又稱長調對比。
在明度對比中，如果其中面積大，作用也最大的色彩或色組屬高調色和另外色的對比屬長調對比，整組對比就稱為高長調，用這種辦法可以把明度對比大體劃分為高短調、高中調、高中短調、高中長調、高長調、中短調、中中調、中高短調、中低短調、中長調、中高長調、中低長調、低短調、低長調、低中調、最長調等16種：以下略舉9種（見圖4；彩圖16～18）
一般來說，高調明快，低調樸素，明度對比較強時光感強，形象的清晰程度高；明度對比弱時光感弱，不明朗、模糊不清。明度對比太強時，如最長調，有生硬、空洞、眩目、簡單化等感覺，而且有恐怖感。（參見彩圖1～15）
2．有彩色系
有彩色系有三個基本特徵：色相、純度、明度，在色彩學上也稱色彩的三要素、三屬性或三特徵。
（1）色相：色相是指色彩的相貌，確切地說是依波長來劃分色光的相貌。可見色光因波長的不同，給眼睛的色彩感覺也不同，每種波長色光的被感覺就是一種色相。
依色散可分出色相的序列關係，即紅、綠、藍（藍紫）三原色加間色，即，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。並可在色相環中細分為
（2）純度：純度是指色光波長的單純程度，也有稱之為艷度、彩度、鮮度或飽和度。在七色相中各有其純度，七色光混合即成白光，七色顏料混合成為深灰色；黑白灰屬無彩色系，即沒有彩度，任何一種單純的顏色，倘若加入無彩色系任何一色的混合即可降低它的純度。在七色中除各有各自的最高純度外，它們之間也有純度高低之分。我們可以通過一個並列的色散序列色相帶，將各色同樣等量加灰，使其漸漸變為純灰，通過實驗可以明確看到紅色最難，青綠色最容易，這就說明紅色純度最高，而青綠色純度最低。
（3）明度：明度是指色彩的明亮程度，對光源色來說可以稱光度；對物體色來說，除了稱明度之外，還可稱亮度、深淺程度等。
無論投照光還是反射光，在同一波長中，光波的振幅愈寬，色光的明亮度愈高。在不同波長中，振幅比波長的比數越大，明亮知覺度就越高。（見圖3）
白顏料屬於反射率高的物體，在其他顏料中混入白色，可以提高混合色的反射率，也就提高了混合色的明度。混入白色愈多，亮度提高愈多。黑色顏料屬於反射率極低的物體。在其他顏料中混入黑色，可以降低混合色的反射率。稍混一些，反射率就明顯地降下來，也就降低了混合色的明度；混入黑色愈多，明度降低愈多。灰色屬於反射率95％以下與10％以上的色彩，即屬中等明度的色彩，黑白與不同明度的灰色，可以構成有秩序的明度序列。
不同色相的光的振幅不同。紅色振幅雖寬，但波長也長；黃色雖然振幅與紅色相當，但它的波長短。紅色的振幅比波長的比數小於黃色的振幅比波長的比數。所以紅色較黃色明度要弱。
我們可以將色散帶展開，即：紫紅、紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、綠、青綠、青、青藍、藍、藍紫、紫、紫紅。使紫紅居兩端，黃色居中央，向上逐漸加白，可以發現，黃色很快就可變成純白，而紫色最慢變為純白。向下逐漸加黑，紫色很快即可變為純黑，其次為青色，而黃色最慢才變為純黑。整個表變為w形，這說明黃色明度最強，而紫色最弱，其餘類推。（見圖5）
這種現象，通過電腦色譜即可明晰分辨，原理是：太陽光投射到大地上的七色色光中，實際上僅靠其中紅、綠、紫這三原色即可混合出自然界所有顏色。而這三原色中的綠色色光占50％，其餘兩色紅光與紫光，約各占25％。但因為紫光光波短，穿透空氣時形成的角度大，在它穿越大氣層時，一部分藍紫色光被反覆折射在大氣層中，這就形成了藍色天空。而紅光光波是可見光波中最長的光波，在它穿越大氣層時，與空氣形成的角度小，大部分紅色光波都能到達地面。所以，實際上到達地面的色光中紅光比紫光要多。黃光是由綠光與紅光加光混合而成。我們知道，加光混合後新產生的光，要比原兩種光的任何一種都亮。其原因是：640～750納米光波的紅光與480～550納米光波的綠光相混合時形成新的干擾波形，這些波形以不同色相呈現出來，那就是600～640納米的橙紅光，580～600納米的橙色光，560～580納米的黃色光，530～560納米的黃綠色光等。而這些新產生的波形，尤其是黃色光和黃綠色光，它們的振幅與波長之比，較紅光和綠光的振幅與波長的比數都大。這就是混合後的加色光要比混合前任何一種原色光亮的原因。所以，實際上我們看到的青光，也是由綠光與紫光加光混合而成，所以它也比混合前的任何一種原色光要亮。這是加光混合的原理。
再看減光混合：
黃光=白光-紫光 （減去一種原色光）
綠光=白光-紅光-紫光 （減去兩種原色光）
青光=白光-紅光 （減去一種原色光）
紫光=白光-紅光-綠光 （減去兩種原色光）
紅光=白光-綠光-紫光 （減去兩種原色光）
這樣，就形成帶形色譜的“w”型，這各色的明亮次序按“w”型排列為：紫＜紅＜橙＜黃＞黃綠＞綠＜青綠＜青＞青藍＞藍紫＞紫。
不同色相的光的振幅不同。紅色振幅雖寬，但波長也長；黃色雖然振幅與紅色相當，但它的波長短。紅色的振幅比波長的比數小於黃色的振幅比波長的比數。所以紅色較黃色明度要弱。
我們可以將色散帶展開，即：紫紅、紅、橙紅、橙、橙黃、黃、黃綠、綠、青綠、青、青藍、藍、藍紫、紫、紫紅。使紫紅居兩端，黃色居中央，向上逐漸加白，可以發現，黃色很快就可變成純白，而紫色最慢變為純白。向下逐漸加黑，紫色很快即可變為純黑，其次為青色，而黃色最慢才變為純黑。整個表變為w形，這說明黃色明度最強，而紫色最弱，其餘類推。（見圖5）
這種現象，通過電腦色譜即可明晰分辨，原理是：太陽光投射到大地上的七色色光中，實際上僅靠其中紅、綠、紫這三原色即可混合出自然界所有顏色。而這三原色中的綠色色光占50％，其餘兩色紅光與紫光，約各占25％。但因為紫光光波短，穿透空氣時形成的角度大，在它穿越大氣層時，一部分藍紫色光被反覆折射在大氣層中，這就形成了藍色天空。而紅光光波是可見光波中最長的光波，在它穿越大氣層時，與空氣形成的角度小，大部分紅色光波都能到達地面。所以，實際上到達地面的色光中紅光比紫光要多。黃光是由綠光與紅光加光混合而成。我們知道，加光混合後新產生的光，要比原兩種光的任何一種都亮。其原因是：640～750納米光波的紅光與480～550納米光波的綠光相混合時形成新的干擾波形，這些波形以不同色相呈現出來，那就是600～640納米的橙紅光，580～600納米的橙色光，560～580納米的黃色光，530～560納米的黃綠色光等。而這些新產生的波形，尤其是黃色光和黃綠色光，它們的振幅與波長之比，較紅光和綠光的振幅與波長的比數都大。這就是混合後的加色光要比混合前任何一種原色光亮的原因。所以，實際上我們看到的青光，也是由綠光與紫光加光混合而成，所以它也比混合前的任何一種原色光要亮。這是加光混合的原理。
再看減光混合：
黃光=白光-紫光 （減去一種原色光）
綠光=白光-紅光-紫光 （減去兩種原色光）
青光=白光-紅光 （減去一種原色光）
紫光=白光-紅光-綠光 （減去兩種原色光）
紅光=白光-綠光-紫光 （減去兩種原色光）
這樣，就形成帶形色譜的“w”型，這各色的明亮次序按“w”型排列為：紫＜紅＜橙＜黃＞黃綠＞綠＜青綠＜青＞青藍＞藍紫＞紫。
第三節 色彩的表示
為了在實際工作中更方便地運用色彩，必須將色彩按照一定的規律和秩序排列起來。歷史上曾有許多色彩學家作過努力和研究。
1．牛頓色相環
這是較為科學的早期表示方法。後來人們把太陽七色概括為六色，並把它們圈起來，頭尾相接，變成六色色環，在三原色與三間色中十分明確的區分開來。
紅、黃、藍三原色是由一個正三角形的三個角所指處（當時誤將黃色認為原色，如今只認作減光混合）。而橙、綠、紫也正處於一個倒等邊三角形的三個角所指處。
三原色中任何一種原色都是其他兩種原色之間色的補色；也可以說，三間色中任何一種間色都是其他兩種間色之原色的補色。（圖6）
2．色立體
色立體是藉助於三維空間來表示色相、純度、明度的概念。如果我們藉助地球儀為模型，色彩的關係可以用這樣的位置和結構來表示：赤道部分表示純色相環；南北兩極連成的中心軸為無彩色系的明度序列，南極為黑，用s表示，北極為白，用n表示，球心為正灰；南半球為深色系，北半球為明色系；球的表面為清色系；球內為含灰色系（濁色系）；球表面任何一個到球中心軸的垂直線上，表示著純度序列；與中心軸相垂直的圓直徑兩端表示補色關係。但事實上如果以圖5的色彩明度序列表將球包裹起來，可以發現純度最大的黃色不在赤道上，而是偏向n，其次為青色。純度最大的紫色也不在赤道上，而是偏向s，這樣就構成一個波浪起伏式偏赤道的色球儀。（圖7）
色立體的用途
（1）色立體相當於一本“配色字典”。每個人都有主觀色調，在色彩使用上會局限於某個部分。色立體色譜為你提供了幾乎全部色彩體系，它會幫助你豐富色彩辭彙，開拓新的色彩思路。
（2）由於各種色彩在色立體中是按一定秩序排列的，色相秩序、純度秩序、明度秩序都組織得非常嚴密。它指示著色彩的分類、對比、調和的一些規律。
（3）如果建立一個標準化的色立體譜，這對於色彩的使用和管理將帶來很大的方便。只要知道某種色標號，就可在色譜中迅速而正確地找到它。但是色譜也具有若干不可避免的缺點。首先，色譜只能用自己的色料製作，但色料不僅受生產技術的限制，在理論上限制也很大，據色彩學家分析，還不可能用現有的色料印刷出所有的顏色來；其次，印刷的顏色也不可能長期保存不變色。在實用美術中，色立體只能作為配色的工具，科學的工具畢竟不能代替藝術創作。
奧斯特華德色立體
奧斯特華德是德國化學家，他對染料化學做出過很大的貢獻，曾經得過諾貝爾獎金。1921年他出版了一本《奧斯特華德色彩圖示》，後被稱為奧氏色立體。他將各個明度從0.891-0.035分成8份，分別用a、c、e、g、i、l、n、p表示，每個字母分別含白量和黑量（他這種分法是以韋伯的比率為依據的）。以明暗系列為垂直中心軸，並以此作為三角形的一條邊，其頂點為純色，上端為明色，下端為暗色，位於三角中間部分為含灰色（圖8）。各個色的比例為：純色量+白+黑= 100％。奧氏運動空間的方法是將純色、白色、黑色按不同比例分別在鏇轉盤上塗成扇形，鏇轉混合，得出混合各種所需的色光，然後再以顏料憑感覺複製。
奧氏色立體的色相環由24色組成，色相環直徑兩端的色互為補色，以黃、橙、紅、紫、青紫（群青）、青（綠藍）、綠（海綠）、黃綠（葉綠）為8個主色，各主色再分三等分組成24色相環，並用1～24的數字表示（圖9）。每個色都有色相號/含白量/含黑量。如8ga表示：8號色（紅色），g是含白量，由表查得22；a是含黑量，查得是11，結論是淺紅色。
他將每片顏色訂在一起，形成一個陀螺狀的色立體（圖10）。
孟塞爾色立體
孟塞爾是美國的色彩學家，長期從事美術教育工作。美國早在1915年就出版過《孟塞爾顏色圖譜》，1929年和1943年又分別經美國國家標準局和美國光學會修訂出版《孟塞爾顏色圖冊》。最新版本的顏色圖冊包括兩套樣品，一套有光澤，一套無光澤。有光澤色譜共包括1450塊顏色，附有一套黑白的37塊中性灰色，無光澤色譜有1150塊顏色，附有32塊中性灰色。每塊大約1.8×2.1厘米。孟氏色譜是從心理學的角度，根據顏色的視知覺特點所制定的標色系統。目前國際上普遍採用該標色系統作為顏色的分類和標定的辦法。孟氏色立體的中心軸無彩色系從白到黑分為11個等級，其色相環主要有10個色相組成：紅（r）、黃（y）、綠（g）、藍（b）、紫（p）以及它們相互的間色黃紅（yr）、綠黃（gy）、藍綠（bg）、紫藍（pb）、紅紫（rp）。r與rp間為rp+r，rp與p間為p+rp，p與pb間為pb+p，pb與b間為b+pb，b與bg間為bg+b，bg與g間為g+bg，g與gy間為gy+g，gy與y間為y+gy，y與yr間為yr+y，yr與r間為r+yr。為了作更細的劃分，每個色相又分成10個等級。每5種主要色相和中間色相的等級定為5，每種色相都分出2.5、5、7.5、10四個色階，全圖冊共分40個色相（圖11、
任何顏色都用色相/明度/純度（即h/v/g）表示，如5r/4/14表示色相為第5號紅色，明度為4，純度為14，該色為中間明度，純度為最高的紅。（日本1978年12月出版了一套顏色樣卡，稱新日本顏色系，包括5000塊顏色，它是目前國際上最多的顏色圖譜。它也按孟塞爾色彩圖譜命名，但考慮到孟氏色立體中的40個色相，不能滿足實際上的需要，尤其是在r到y和pb區間。因而又增加了1.25r，6.25r，1.25yr，3.75yr，8.75yr，6.25y，3.75pb，6.25pb等8個色相，總共48個色相，光值即明度，分為10個等級，每個等級為0.5，即由1～9.5，純度分14個等級，每級差為1，即由1～14。）
思考題：
試析光與色的關係：
①何為物體色？試析物體色、光源色、環境色三者之間的關係，並簡述物體所以能反射不同色光的原理。
②色彩有哪兩類？它們各有哪些特徵？何為色彩三要素？
③何謂色立體？孟塞爾色立體和奧斯特華德色立體有哪些異同？它們有何實用價值？
作業：
①作黑白明度推移11階梯序列表。
②按無彩色系明度等級比例任意構成明度對比9個色調。
③製作色相序列，明度序列，純度序列（可構成在一張圖內），要求漸次均勻。（參見彩圖19～23；36～37）
第四節 色彩混合
1．三原色（三基色）
何謂三原色？就是說三色中的任何一色，都不能用另外兩種原色混合產生，而其他色可由這三色按一定的比例混合出來，這三個獨立的色稱之為三原色（或三基色）。
牛頓用三稜鏡將白色陽光分解得到紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種色光，這七種色光的混合又得白光，因此他認定這七種色光為原色。後來物理學家大衛•魯伯特進一步發現染料原色只是紅、黃、藍三色，其他顏色都可以由這三種顏色混合而成的。他的這種理論被法國染料學家席弗通過各種染料配合試驗所證實。從此，這種三原色理論被人們所公認。1802年生理學家湯麥斯•楊根據人眼的視覺生理特徵提出了新的三原色理論。他認為色光的三原色並非紅、黃、藍，而是紅、綠、紫。這種理論又被物理學家馬克思韋爾證實。他通過物理試驗，將紅光和綠光混合，這時出現黃光，然後摻入一定比例的紫光，結果出現了白光。此後，人們才開始認識到色光和顏料的原色及其混合規律是有區別的。色光的三原色是紅、綠、藍（藍紫色），顏料的三原色是紅（品紅）、黃（檸檬黃）、青（湖藍）。色光混合變亮，稱之謂加色混合。顏料混合變暗，稱之謂減色混合。
2．加色混合
從物理光學試驗中得出：紅、綠、藍（藍紫）三種色光是其他色光所混合不出來的。而這三種色光以不同比例的混合幾乎可以得出自然界所有的顏色。所以紅、綠、藍（藍紫）是加色混合最理想的色光三原色。加色混合可得出紅光+綠光=黃光；紅光+藍紫光=品紅光；藍紫光+綠光=青光；紅光+綠光+藍紫光=白光。如果改變三原色的混合比例，還可得到其他不同的顏色。如紅光與不同比例的綠光混合可以得出橙、黃、黃綠等色；紅光與不同比例的藍紫光混合可以得出品紅、紅紫、紫紅藍；紫光與不同比例的綠光混合可以得出：綠藍、青、青綠。如果藍紫、綠、紅三種光按不同比例混合可以得出更多的顏色，一切顏色都可通過加色混合得出。由於加色混合是色光的混合，因此隨著不同色光混合量的增加，色光的明度也漸加強。所以也叫加光混合，當全色光混合時則可趨於白色光，它較任何色光都明亮（圖15）。
加色混合效果是由人的視覺器官來完成的，因此是一種視覺混合。
彩色電視的色彩影像就是套用加色混合原理設計的，彩色景象被分解成紅、綠、藍紫三基色，並分別轉變為電信號加以傳送，最後在銀屏上重新由三基色混合成彩色影像。①
如前所述，所有色物體（包括顏料）之所以能顯色，是因為物體對色譜中色光選擇吸收和反射所致。②“吸收”的部分色光，也就是減去的部分色光。印染染料，繪畫顏料、印刷油墨等各色的混合或重疊，都屬減色混合。當兩種以上的色料相混或重疊時，相當於照在上面的白光中減去各種色料的吸收光，其剩餘部分的反射光混合結果就是色料混合和重疊產生的顏色。色料混合種類愈多，白光中被減去吸收光愈多，相應的反射光量也愈少，最後將趨近於黑濁色。這就是減色混合。
過去習慣地把大紅、中黃、普藍稱為顏色的三原色，從色彩學上講，這個概念是不確切的。理想的色料三原色應當是品紅（明亮的玫紅）、黃（檸黃）、青（湖藍），因為品紅、黃、青混色的範圍要比大紅、中黃、普藍寬得多，用減色混合法可得出：
品紅+黃=紅（白光-綠光-藍光）；
青+黃=綠（白光-紅光-藍光）；
青+品紅=藍（白光-紅光-綠光）；
品紅+青+黃=黑（白光-綠光-紅光-藍光）。
從以上兩組疊色混色圖中可以看出一個問題：加色混合的三原色，恰是減色混合的三間色，而減色混合的三原色又恰是加色混合的三間色。（圖15、16）
根據減色混合的原理，品紅、黃、青按不同的比例混合，從理論上講可以混合出一切顏色。因此，品紅、黃、青三原色在色彩學上稱為一次色；兩種不同的原色相混所得的色稱為二次色，即間色，兩種不同間色相混所得色稱為第三次色，也稱複色。
4．空間混合
空間混合是指各種顏色的反射光快速地先後刺激或同時刺激人眼。我們說的先後，是指光在人眼中留下的印象在視覺中混合，或同時或幾乎同時將信息傳入人的大腦皮層，因此人們的感覺是混合型的。其試驗，可取一圓盤，一半紅、一半綠，當高速鏇轉後，可以看到盤中色是金黃③（圖17）。若一半紅、一半藍，當盤高速鏇轉後，可得藍紫，彩色電視就是這個原理，實際上螢屏上有許多比例不同的紅、綠、藍紫小色點，但因為過於細小，人眼不易分辨，待傳到人的眼中時，印象已在空中混合了，故稱空間混合。點彩派也是利用這種原理，電子分色套色印刷也是這個原理。空間混合，也可稱並列混合、色彩的並置，其明度是被混合色的平均明度，因此也稱為中間混合、中性混合。
色彩的空間混合有下列規律：
1．凡互補色關係的色彩按一定比例的空間混合，可得到無彩色系的灰和有彩色系的灰。如：紅與青綠的混合可得到灰、紅灰、綠灰；④
2．非補色關係的色彩空間混合時，產生二色的中間色。如：紅與青混合，可得到紅紫、紫、青紫；
3．有彩色系色與無彩色系色混合時，也產生二色的中間色，如：紅與白混合時，可得到不同程度的淺紅。紅與灰的混合，得到不同程度的紅灰；
4．色彩在空間混合時所得到的新色，其明度相當於所混合色的中間明度；
5．色彩並置產生空間混合是有條件的。a、混合之色應是細點或細線，同時要求密集狀，點與線愈密，混合的效果愈明顯。色點的大小，
必須在一定的視覺距離之外，才能產生混合。一般為1000倍以外，否則很難達到混合效果。（參見彩圖24～34）
空間混合有三大特點：
（1）近看色彩豐富，遠看色調統一。在不同視覺距離中，可以看到不同的色彩效果；
（2）色彩有顫動感、閃爍感，適於表現光感，印象派畫家貫用這種手法；
（3）如果變化各種色彩的比例，少套色可以得到多套色的效果，電子分色印刷就是利用這種原理。
從以上理論可以看出，所謂減色混合，實際也是空間混合的一種形式，因為色料是由許多細小色微粒組成，只不過分子染料較顆粒顏料更細微些罷了。無論是染料的混合和顏料的混合，它們也都是由不同色料混合的顏色，只不過我們肉眼分辨不出，但在放大鏡和顯微鏡下面一望便知，其規律是相同的。所以，也可以說，空間混合也是放大了顆粒的減色混合，它的色光，也是減色混合的平均值。
5．補色
凡兩種色光相加呈現白光，兩種顏色相混呈現灰黑色，那么這兩種色光和這兩種顏色即互為補色。補色的位置，在色相環上屬一直徑的兩端，也就是對頂角的位置（圖18）。
這裡要指出：從王愛軍先生將孟塞爾色立體中的互補色在二維坐標中顯示（圖19）可以看出，這多對互補色的連線線在通過中心軸時，並沒有相交於5號灰的中心，而是相交在5～6號之間，出現有半度之差，這是為什麼呢？其原因是孟塞爾色立體是在心理學的基礎上建立起來的，而沒有完全藉助物理測定，這就是心理與物理之間差異之所在，感知並不能完全代替科學，況且心理也是因人而異的。按照歌德的理論，色料與色光有不同的明度，如果按平均色彩的面積作補色，不能混出五級灰，平均比量的色光也不能混出白光，所以他將各色比量改為黃3、橙4、紅6、紫9、青8、綠6，按這種的比量的色光才能混出白光，同樣按這樣比量顏料作補色混合而得到五級灰，按這樣坐標補色交叉線才能通過5號灰的中心。
其次，互補色相混，原則上可得到中間五號黑灰，但互補色色料的混合實際上所得的黑灰是有彩黑灰，而不同於黑白二色料混合後所得到的中性5號黑灰。為什麼？解釋是：因互補色色料混合後所得的黑灰是由無數細小的互補色顆粒組成，用赫林的四色對立學說去解釋，這些小顆粒對人眼視網膜中視錐細胞的補色感光視素（或紅—綠或黃—藍）作空間混合的感知。而黑白二中性色料的混合所得的五號中性灰，是由無數黑、白小顆粒，只對人眼視網膜上視桿細胞中黑—白視素作空間混合的感知，所以二者是有區別的。
思考題：
①淺述加色混合與減色混合之異同，為什麼？
②為什麼說空間混合是中性混合？印象派是如何加以運用的？效果如何？
作業：
①仿照加色混合作一疊色效果，利用減色混合作一疊色效果。（參見彩圖35、38、65）
②利用細點或細線或小色塊作一空間混合作業，或利用點彩派風格作一幅畫。
①通過實驗證明，太陽光的三原色的確為紅、綠、紫。目前所有彩色電視，彩色攝影等使用的三原色紅、綠、藍，實際上並不能完全混合出自然界所有能用眼睛分辨出的真實色彩，也就是說，眼睛對陽光色散出來的色彩，我們通過任何其他手段是無法得到的，如果要想通過攝影、攝像等手段得到證實，其結果是，紅偏淡朱，而且紅加藍只能得到品紅，紫色根本無法得到。
②因為光本身是一種電磁波，所以它具有電磁的同性相斥和異性相吸的性能，如果物體具備某色素，即反射與該色素相同的色，而吸收與該色素不同的色，這就是選擇吸收和反射。
③加色混合中紅光與綠光的混合可呈現黃光。減色混合中紅色與綠色的混合可呈現黑灰色。而空間混合既非加色混合，也非減色混合。但既是加色又是減色。所以它所得到的新色是加色與減色混合的中性色。即黃色加黑灰色，是類似假金色的金黃色。
④色光的三原色相混可得白光，顏料的三原色相混可得5號灰色，空間混合既有色光混合的特點，又有顏料混合的特點。減光混合三原色相加得5號灰，而其中任何一原色的補色恰是其他二原色之間色。原色與其補色相混合即等於三原色相混故得灰色。因比例不同，灰色也有傾向性。
第二章 色彩的生理理論
第一節 人眼的生理與色彩視覺
所有的色彩視覺（包括色相、明度、純度）都是建立在人的視覺器官的生理基礎上的，所以研究色彩還必須了解視覺器官的生理特徵及其功能。
1．人眼的構造及功能
眼球：人眼的形狀像一個小球，通常稱為眼球，眼球內具有特殊的折光系統，使進入眼內的可見光匯聚在視網膜上。視網膜上含有感光的視桿細胞和視錐細胞，這些感光細胞把接受到的色光信號傳到神經節細胞，再由視神經傳到大腦皮層枕葉視覺神經中樞，產生色感。眼球壁有三層膜組成。外層是堅韌
的囊殼，保護眼睛的內部，稱為纖維膜，它的前1/6為角膜，後5/6為白色不透明的鞏膜，中層稱葡萄膜（或血素層、血管層），顏色像黑紫葡萄，由前向後分為三部分：虹膜、睫狀體和脈絡膜。內層為視網膜，簡稱網膜。（圖20）
角膜：眼球最前端是透明的角膜，它是平均折射率為1.336的透明體，俗稱眼白，微向前突出，曲率半徑前表面約7.7毫米，後表面約6.8毫米，光由這裡折射進入眼球而成像。
虹膜：在角膜後面呈環形圍繞瞳孔，也叫彩簾。虹膜內有兩種肌肉控制瞳孔的大小：縮孔肌（即環形肌）收縮時瞳孔縮小；放孔肌（即輻射肌）收縮時則瞳孔放大，其作用如同照相機的自動光圈裝置，而瞳孔的作用好似光圈。它的大小控制一般是不自覺的，光弱時大，光強時小。
晶狀體：晶狀體在眼睛正面中央，光線投射進來以後，經過它的折射傳給視網膜。所謂近視眼、遠視眼、老花眼以及各種色彩、形態的視覺或錯覺，大部分都是由於水晶體的伸縮作用所引起。它像一種能自動調節焦距的凸透鏡一樣。晶狀體含黃色素，隨年齡的增加而增加，它影響對色彩的視覺。
玻璃液體：把眼球分為前後兩房，前房充滿透明的水狀液體，後房則是濃玻璃體。外來的光線，必須順序經過角膜、水狀液體、晶狀體、玻璃體，然後才能到達網膜。它們均帶有色素，隨環境和年齡而變化。
黃斑與盲點：黃斑是網膜中感覺最特殊的部分，稍呈黃色。色覺之所以有很大的個人差異與黃斑是有關係的，位置剛好在通過瞳孔視軸所指的地方，即視錐細胞和視桿細胞最集中的所在，是視覺最敏銳的地方。我們看到物體最清楚時，就是因為影像剛好投射到黃斑上的緣故，黃斑下面有盲點，雖然是神經集中的部位，但缺少視覺細胞，不能看到物體影像。
視網膜：視網膜是視覺接收器的所在，它本身也是一個複雜的神經中心。眼睛的感覺為網膜中的視桿細胞和視錐細胞所致。視桿細胞能夠感受弱光的刺激，但不能分辨顏色，視錐細胞在強光下反應靈敏，具有辯別顏色的本領。在中央凹處之內，只有視錐細胞，很少或沒有視桿細胞。在網膜邊緣，靠近眼球前方各處，有許多視桿細胞，而視錐細胞很少。某些動物（如雞）因視桿細胞較少，所以在微光下，它們的視覺很差，成為夜盲。也有些動物（如貓和貓頭鷹）因視桿細胞很多，所以能在夜間活動。
視覺過程：入射光到達視網膜之前，是主要折射在角膜和晶狀體的兩個面上的。眼睛內部各處的距離都固定不變，只有晶狀體可以突出外張，所以有聚像於網膜上的功能，這完全靠晶狀體曲率的調整。如果起調節作用的睫狀肌處於鬆弛狀態，從遠處射來的光線經折射後，恰好自動聚焦在網膜的感光細胞上。假如眼睛有病態，聚焦就落在較前方或較後方，落在網膜前面叫近視眼，落在網膜後方叫遠視眼。正常人眼在觀察近處物體時，可調節收縮睫狀肌，使晶狀體突出一些，這樣由近處物體射來的光線，經晶狀體凸出面的折射後，仍然可以匯集在視網膜上成像。由於凸出的曲率有限度，因而過於靠近眼睛的物體，它的成像不能落在視網膜上。水晶體的彈性隨年齡的增長而減小，調節的本領也隨著年齡的增長而降低，因此發生老年性遠視。要使近處的物體落在網膜上，可用聚光鏡將遠處的光線收攏，方能使聚焦恰當地落到視網膜上，達到正常視覺。
視覺與年齡：視覺發生於出世後約一個月左右，大致一年以後即可對所有色彩具備完全感受能力。隨年齡的增長（大約30歲開始）其效力日趨衰退（50歲以後特別明顯）。
2．色彩的視覺理論
赫爾姆霍茲的三色學說認為人眼視網膜的視錐細胞含有紅、綠、藍三種感光色素。當單色光或各種混合色光投射到視網膜上時，三種感光色素的視錐細胞不同程度地受到刺激，經過大腦綜合而產生色彩感覺。如：當含紅色素的視錐細胞興奮時，其他兩種視錐細胞相對處於抑制狀態，便產生紅色感覺；當含綠色素的視錐細胞興奮時，其他兩種視錐細胞相對處於抑制狀態，便產生綠色感覺；如果含紅、綠兩種視錐細胞同時興奮，而含藍色視錐細胞處於抑制狀態，此時產生黃色感覺；三種細胞同時興奮時，則產生白色感覺；三種細胞同時抑制則產生黑色感覺；三種細胞不同程度地受到刺激時，則產生紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等色感。如果人眼缺乏某種感光細胞，或某種感光的視錐細胞功能不正常時，就會產生色盲或色弱。
赫林的對立色彩學說也叫四色學說。1878年他觀察到色彩現象總是成對發生關係，因而認定視網膜中有三對視素：白—黑視素、紅—綠視素、黃—藍視素。這三對視素的代謝作用包括建設（同化）和破壞（異化）兩種對立的過程，光的刺激破壞白—黑視素，引起神經衝動產生白色感覺。無光刺激時，白—黑視素便重新建設起來，所引起的神經衝動產生黑色感覺。對紅—綠視素，紅光起破壞作用，綠光起建設作用。對黃藍視素，黃光起破壞作用，藍光起建設作用。因為各種顏色都有一定的明度，即含有白色，所以每一顏色不僅影響其本身視素的活動，而且也影響白—黑視素活動。根據赫林的學說，三種視素的對立過程的組合產生各種顏色感覺和各種顏色的混合現象。
第三種說法是：在人眼視網膜的視錐細胞中有一種感光蛋白和三種感色蛋白，光照感光蛋白使其破裂，產生神經脈衝傳到大腦皮層使我們有了光的感覺，這樣就完成一個視覺過程。三種感色蛋白分別吸收紅、綠、紫的色光，使其感色蛋白破裂產生脈衝傳到大腦皮層，使我們感到某種顏色。這種蛋白破裂之後，需要在1/16秒之內再重新合成，有的破壞了之後不能及時合成，使其感覺遲鈍，或感覺其他顏色，這就是某種色的色弱。有的人根本看不到某種色，這就是說他缺少某種感色蛋白，這就是色盲。色弱的人，對物體色知覺的第一印象是正確的，但由於他對於某種色光刺激後，破裂的感色蛋白不能及時合成再去接受繼續刺激，繼續產生色知覺。這時處於它相對應的那種蛋白十分活躍，因而使他產生一種對應色的色知覺。所以色弱的人遲鈍的色知覺總是該色的補色。