我們都知道，沒有光就沒有顏色，顏色是光作用于人眼所產生的一種視覺上的反應。那么，顏色是怎么被人眼感知的？顏色又怎么表示與復現？本文對顏色形成的原理及顏色表示與復現的方法做了介紹，對此感興趣的朋友不妨了解一下！

人眼感知顏色的原理：

通常人眼在生活中能直接接收的光輻射，從而引起顏色視覺的光被稱為可見光，其波長范圍在380nm～780nm，如下圖所示，整個電磁波譜中可見光的比例圖。物體的顏色是通過物體輻射對人眼視覺產生的物理刺激所產生的影響，顏色感知的三大要素包括光源、物體和人眼，當人的感官系統通過可見光反射進入人眼時，會經過人眼視網膜的響應細胞，分別是錐體細胞和桿體細胞，錐體細胞的感光靈敏度低，在亮度約為5~10cd/m2以上的光亮條件下起到作用，能夠識別顏色的具體細節，被稱為錐體視覺或明視覺；桿體細胞只能在亮度約為0.001~0.005cd/m2以下的黑暗條件下起到作用，其感光靈敏度高，但是僅能感知明暗，不能分辨顏色和物體的細節，因此稱為桿體視覺或暗視覺。如果亮度介于明視覺和暗視覺之間，那么視網膜中的錐體細胞和桿體細胞會同時起到作用，這，被稱為中間視覺或介視覺。

實際上，顏色感知就是人眼視覺系統在接收光輻射后，大腦產生的主觀感覺。人眼在觀察物體時，眼球接收到光源對物體表面的反射光后，經過人眼的作用，成像在眼球的視網膜上，視神經細胞受到光輻射刺激，產生神經反應，神經反應信號會沿著視神經系統傳輸進入大腦的視覺神經中樞，然后進行處理分析，這樣就會得出有關物體的明暗、顏色、形狀以及大小等感覺。通常人眼的錐體細胞又分成L、M、S 型三種視覺細胞，它們對長波、中波和短波的光輻射最敏感，每類錐體細胞都對光譜有獨特的響應，并且都有不同的光譜響應曲線，如下圖所示。入射光經過錐體細胞分解成三個獨立刺激信號，并分別傳輸給大腦，這樣就形成了顏色感覺。

顏色的表示方法：

生活中很多物體都需要通過顏色、大小和形狀來進行描述，那么我們怎樣區分顏色呢？為了便于交流，就需要規定一些方法來表述顏色的特性。通常定量的去描述顏色，被稱之為顏色表征或表色，這樣所表示的數值就被稱為顏色表征值或表色值，對于表征顏色所產生的體系叫做顏色系統。顏色系統又分為兩大類，分別是色序系統和混色系統，色序系統是基于標準物體（如色卡）對顏色外貌進行描述與評價，因此也被稱為色貌系統；混色系統是通過對光的混色與某一顏色相匹配，以達到顏色一致效果。兩者區別比較如下表所示。

色序系統的顏色外貌是基于心理印象，是觀察者主觀的感覺，被稱為顏色感知，作為研究對象的顏色叫做感知色，它包含表面質感、距離感和環境等感知因素。不同的研究對象感知色也不同，因此感知色又分為物體色、光源色等。物體色是人眼感知的物體本身顏色，如反射光的表面色和透射光的透過色等；光源色是光源發出的光的顏色。

混色系統則是把感知色中物體特有的感覺因素除去，從而得到的顏色作為研究對象，因而稱為顏色感覺；因此基于顏色刺激的混色系統也被稱為三色系統，并把三種顏色的光的混合值稱為三刺激值，三刺激值是由顏色刺激函數的物理量和人眼的心理光譜響應組合得到的，所以是一種心理物理量，而三刺激值的三個數值則稱為色度值。

因為色序系統是基于標準物體用色貌值表示具體物體的感知色，而混色系統是用三刺激值等色度值表示抽象物體的心理物理色，所以給顏色進行了大致分類，如下表所示。

顏色復現原理：

顏色復現通常是在攝影、印刷和液晶顯示等行業做廣泛應用，根據顏色的匹配原理制作出原稿圖像，在不同媒體間復制，這一過程叫做圖像復現。當前研究領域里，顏色匹配方法主要有光譜匹配法和三刺激值匹配法，因此顏色復現也分為對應的兩類，分別是光譜顏色匹配法和三刺激值匹配法。由于光譜顏色匹配法適用在某些特殊場合，一般情況不容易實現，所以在彩色印刷、攝影和液晶顯示等行業中通常采用三刺激值匹配法。三刺激值匹配法主要目的是使原色與再現色的三刺激值相等，因此亨特（Hunt）把各種各樣的條件做了分析和總結，并且根據顏色再現目標對其進行了分類，如下表所示，表中R（λ）表示光譜反射比或光譜透射比，P（λ）為照明體的光譜分布，L是亮度，下標“1”和“2”分別代表原色和再現色，“～”代表顏色外貌一致，（Xp，Yp，Zp，Lp）代表喜好色的三刺激值和亮度值。

（1）光譜顏色再現

其實際意義是讓原色與再現色的光譜反射比或光譜透射比相等，即R1（λ）=R2（λ），但是實際應用很難實現，并且再現出的圖像也不穩定，沒有實際意義，因此不被人們所應用。

（2）色度顏色再現

照明體滿足P1（λ）= P2（λ）的條件時，由三刺激值匹配實驗，從而得到原色與復現色的三刺激值一致，由于三刺激值中的Y分別以原色和復現色的白點為基準做歸一化處理，所以即使L1≠L2也沒有影響，色度顏色復現還可以簡稱為色度復現。

（3）正確顏色復現

照明體滿足P1（λ）= P2（λ）的條件時，由三刺激值匹配實驗，從而得到原色與復現色的三刺激值一致，而且兩者的亮度也同時滿足L1= L2，這樣就是正確顏色復現。

（4）等價顏色復現

照明體不滿足P1（λ）= P2（λ）的條件時，由三刺激值匹配實驗，得到的原色與復現色的三刺激值并不相同，但是兩者的顏色外貌是一致的。理論上原色與復現色的亮度不必嚴格相等，但是大體上應該較為接近。

（5）對應顏色復現

在對應顏色復現時，照明體不滿足P1（λ）=P2（λ）的條件時，同時亮度也不相等即L1≠L2，所以原色與復現色的三刺激值也不一致，但是兩者的顏色外貌相同。這種顏色復現對于在明亮的日光下，對原色進行拍攝并在暗室中復現后觀察，通過對圖像的特性曲線進行補償修正，進而實現顏色外貌一致。

（6）喜好顏色復現

很多制作數碼相機的制造廠商為了提高產品銷量，在制作相機時通常會制作出突出色彩鮮艷的濾鏡，從而來滿足消費者心理。

顏色復現的目標是各種各樣的，所以對應的顏色復現方法也是各不相同。結合顏色復現與亮度的變化等條件，可以對相應的顏色復現進行預測，所以首先應該了解顏色復現原理，熟知顏色復現過程，因此本文將重點以色度學為基礎對顏色復現結果做一定量描述，同時根據顏色的色貌原理對顏色復現做進一步研究。