我們都知道，沒有光就沒有顏色，顏色是光作用于人眼所產(chǎn)生的一種視覺上的反應(yīng)。那么，顏色是怎么被人眼感知的？顏色又怎么表示與復(fù)現(xiàn)？本文對顏色形成的原理及顏色表示與復(fù)現(xiàn)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(gè)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(chǎn)生的物理刺激所產(chǎn)生的影響，顏色感知的三大要素包括光源、物體和人眼，當(dāng)人的感官系統(tǒng)通過可見光反射進(jìn)入人眼時(shí)，會經(jīng)過人眼視網(wǎng)膜的響應(yīng)細(xì)胞，分別是錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞，錐體細(xì)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(xì)節(jié)，被稱為錐體視覺或明視覺；桿體細(xì)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(xì)節(jié)，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(wǎng)膜中的錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞會同時(shí)起到作用，這，被稱為中間視覺或介視覺。
實(shí)際上，顏色感知就是人眼視覺系統(tǒng)在接收光輻射后，大腦產(chǎn)生的主觀感覺。人眼在觀察物體時(shí)，眼球接收到光源對物體表面的反射光后，經(jīng)過人眼的作用，成像在眼球的視網(wǎng)膜上，視神經(jīng)細(xì)胞受到光輻射刺激，產(chǎn)生神經(jīng)反應(yīng)，神經(jīng)反應(yīng)信號會沿著視神經(jīng)系統(tǒng)傳輸進(jìn)入大腦的視覺神經(jīng)中樞，然后進(jìn)行處理分析，這樣就會得出有關(guān)物體的明暗、顏色、形狀以及大小等感覺。通常人眼的錐體細(xì)胞又分成L、M、S 型三種視覺細(xì)胞，它們對長波、中波和短波的光輻射最敏感，每類錐體細(xì)胞都對光譜有獨(dú)特的響應(yīng)，并且都有不同的光譜響應(yīng)曲線，如下圖所示。入射光經(jīng)過錐體細(xì)胞分解成三個(gè)獨(dú)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(jìn)行描述，那么我們怎樣區(qū)分顏色呢？為了便于交流，就需要規(guī)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(shù)值就被稱為顏色表征值或表色值，對于表征顏色所產(chǎn)生的體系叫做顏色系統(tǒng)。顏色系統(tǒng)又分為兩大類，分別是色序系統(tǒng)和混色系統(tǒng)，色序系統(tǒng)是基于標(biāo)準(zhǔn)物體（如色卡）對顏色外貌進(jìn)行描述與評價(jià)，因此也被稱為色貌系統(tǒng)；混色系統(tǒng)是通過對光的混色與某一顏色相匹配，以達(dá)到顏色一致效果。兩者區(qū)別比較如下表所示。
色序系統(tǒng)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(zhì)感、距離感和環(huán)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(fā)出的光的顏色。
混色系統(tǒng)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(tǒng)也被稱為三色系統(tǒng)，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(shù)的物理量和人眼的心理光譜響應(yīng)組合得到的，所以是一種心理物理量，而三刺激值的三個(gè)數(shù)值則稱為色度值。
因?yàn)樯蛳到y(tǒng)是基于標(biāo)準(zhǔn)物體用色貌值表示具體物體的感知色，而混色系統(tǒng)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(jìn)行了大致分類，如下表所示。
顏色復(fù)現(xiàn)原理：
顏色復(fù)現(xiàn)通常是在攝影、印刷和液晶顯示等行業(yè)做廣泛應(yīng)用，根據(jù)顏色的匹配原理制作出原稿圖像，在不同媒體間復(fù)制，這一過程叫做圖像復(fù)現(xiàn)。當(dāng)前研究領(lǐng)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(fù)現(xiàn)也分為對應(yīng)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(shí)現(xiàn)，所以在彩色印刷、攝影和液晶顯示等行業(yè)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(xiàn)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(jié)，并且根據(jù)顏色再現(xiàn)目標(biāo)對其進(jìn)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(biāo)“1”和“2”分別代表原色和再現(xiàn)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(xiàn)
其實(shí)際意義是讓原色與再現(xiàn)色的光譜反射比或光譜透射比相等，即R1（λ）=R2（λ），但是實(shí)際應(yīng)用很難實(shí)現(xiàn)，并且再現(xiàn)出的圖像也不穩(wěn)定，沒有實(shí)際意義，因此不被人們所應(yīng)用。
（2）色度顏色再現(xiàn)
照明體滿足P1（λ）= P2（λ）的條件時(shí)，由三刺激值匹配實(shí)驗(yàn)，從而得到原色與復(fù)現(xiàn)色的三刺激值一致，由于三刺激值中的Y分別以原色和復(fù)現(xiàn)色的白點(diǎn)為基準(zhǔn)做歸一化處理，所以即使L1≠L2也沒有影響，色度顏色復(fù)現(xiàn)還可以簡稱為色度復(fù)現(xiàn)。
（3）正確顏色復(fù)現(xiàn)
照明體滿足P1（λ）= P2（λ）的條件時(shí)，由三刺激值匹配實(shí)驗(yàn)，從而得到原色與復(fù)現(xiàn)色的三刺激值一致，而且兩者的亮度也同時(shí)滿足L1= L2，這樣就是正確顏色復(fù)現(xiàn)。
（4）等價(jià)顏色復(fù)現(xiàn)
照明體不滿足P1（λ）= P2（λ）的條件時(shí)，由三刺激值匹配實(shí)驗(yàn)，得到的原色與復(fù)現(xiàn)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(fù)現(xiàn)色的亮度不必嚴(yán)格相等，但是大體上應(yīng)該較為接近。
（5）對應(yīng)顏色復(fù)現(xiàn)
在對應(yīng)顏色復(fù)現(xiàn)時(shí)，照明體不滿足P1（λ）=P2（λ）的條件時(shí)，同時(shí)亮度也不相等即L1≠L2，所以原色與復(fù)現(xiàn)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(fù)現(xiàn)對于在明亮的日光下，對原色進(jìn)行拍攝并在暗室中復(fù)現(xiàn)后觀察，通過對圖像的特性曲線進(jìn)行補(bǔ)償修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顏色外貌一致。
（6）喜好顏色復(fù)現(xiàn)
很多制作數(shù)碼相機(jī)的制造廠商為了提高產(chǎn)品銷量，在制作相機(jī)時(shí)通常會制作出突出色彩鮮艷的濾鏡，從而來滿足消費(fèi)者心理。
顏色復(fù)現(xiàn)的目標(biāo)是各種各樣的，所以對應(yīng)的顏色復(fù)現(xiàn)方法也是各不相同。結(jié)合顏色復(fù)現(xiàn)與亮度的變化等條件，可以對相應(yīng)的顏色復(fù)現(xiàn)進(jìn)行預(yù)測，所以首先應(yīng)該了解顏色復(fù)現(xiàn)原理，熟知顏色復(fù)現(xiàn)過程，因此本文將重點(diǎn)以色度學(xué)為基礎(chǔ)對顏色復(fù)現(xiàn)結(jié)果做一定量描述，同時(shí)根據(jù)顏色的色貌原理對顏色復(fù)現(xiàn)做進(jìn)一步研究。