色 彩 學色彩產生的要素：光源、被照射物體、眼睛、大腦 光（能量）－＞物體－＞眼睛－＞腦－＞視覺形成 1.1 光 1666年牛頓(Issac Newton 1643~1727)以三稜鏡分解太陽光， 發現其由許多不同色光諸如紅、橙、黃、綠、藍、靛 (indigo)、紫等等所組成。
圖1.1-1 牛頓 (Sir Issac Newton 1643~1727)圖1.1-2 可見光譜 380nm以下：紫外線 (Ultraviolet) 380nm~450nm：紫 (Violet) 450nm~490nm：藍 (Blue) 490nm~560nm：綠 (Green) 560nm~590nm：黃 (Yellow) 590nm~630nm：橙 (orange) 630nm~780nm：紅 (red) 780nm以上：紅外線(Infrared) --R. W. G. Hunt, Measuring Colour, 2d, Ellis Horwood, London, p. 22, (1992). Nm: nanometer，百萬分之一公釐(a millionth of a millimeter)或 10-9 公尺。
振幅：光波之高低起伏，影響彩量。
波長：兩個振幅間之距離，影響色相。
頻率=光速／波長 (frequency=velocity/wavelength)圖1.1-3 光波 光通過介質時其波長變短而光速(velocity)變慢，但頻率不變。
真空中之光速約為2.998X108 m/sec1.2 人眼 眼睛等於捕捉光線的攝影機，而大腦是組成影像的機構。
1.2.1 眼睛的構造 角膜 (cornea)：如同相機的濾鏡 虹彩 (iris)：控制瞳孔的縮放，如同相機的光圈。
水晶體 (lens)：如同相機的鏡片。
玻璃體 (vitreous humor) ：如同相機的暗箱 視網膜 (retina)：如同底片 視神經 (optic nerve)：將收集到的光線轉化為脈沖傳向大腦，如同光纖。
中心窩 (fovea)：視細胞最密集之處，為視線投影到網膜上的焦點。
盲點 (blind spot)：視神經與眼球的接點，該處無視細胞所以無法感光。
眼皮 (eyelid)：如同相機的快門圖1.2.1-1 人眼構造圖據波馬克與達特諾之研究，視細胞對光的敏感度在光譜上高低不一，呈曲線分布。
三種錐狀細胞：r, g, b r細胞或R細胞：最高感度點在紅(橙)色區564nm處 g細胞或G細胞：最高感度點在綠色區534nm處 b細胞或B細胞：最高感度點在藍色區420nm處 桿狀細胞：最高感度點在綠色區約500nm處圖1.2.1-2 柱狀細胞與錐狀細胞光譜敏感度曲線圖 (Bowmaker & Dartnall, 1980)2.1.1 Young-Helmholtz 三原色學說 (Trichromatic Theory 或 Three Component) 英國心理學家楊格(Thomas Young 1773-1829)於1802年提出三原色說。
他發現混合紅、綠、藍三色光可得到各種不同的色彩。
德國心理學家亨姆霍茲(Herman L. F. von Helmholtz1821-1894) 驗證其學說並發表於其＜生理光學＞(Physiological Optics 1866)一書中。
圖2.1.1-1亨姆霍茲(Herman L. F. von Helmholtz1821-1894)三原色學說假設在視網膜上有三種錐狀細胞，各自和腦皮層中的三種神經纖維連結。
各種細胞若受到刺激便產生各一種不同的色覺，分別為紅、綠、藍。
由於光波長有異， 三種細胞所受到刺激的比例不同，所總合得到的色彩便不相同。
例如：等量紅與綠刺激產生黃色覺，等量綠與藍刺激產生青色覺，等量藍與紅刺激產生紫紅色覺。
英國馬克斯威爾(James C. Maxwell)於1861年利用三原色光的混合法，製作出第一張彩色照片。
圖2.1.1-2馬克斯威爾(James Clerk Maxwell, 1831-1879) 亨姆霍茲並發現色光之加法混色與色料之減法混色的差異。
三原色學說的缺點是無法解釋色盲現象。
2.1.2 Hering 對立學說 (Opponent-Process Theory) 德國心理學家赫林(Edward Hering 1834-1918)以心理物理，研究刺激與感覺的關係)的方法進行研究， 發現視覺具有紅－綠，黃－藍，黑－白的對立關係。
人眼無法同時看到對立的色彩。
他認為此過程由同化作用(anabolic process與異化作用(katabolic process)引起。
異化作用所產生的神經刺激可導致上述三色對之紅、黃、白的色覺，而同化作用可引起綠、藍、黑色覺。
赫林的學說解釋了補色殘像與色盲的現象。
2.1.3 階段學說 (Zone Theory或Stages Theory) 階段學說由G. E. Miller (1930)及Deane B. Judd (1949, 1951)提出。
此學說認為色覺分為三階段形成： 第一階段：同Young-Helmholtz學說 第二階段：錐狀細胞受刺激後產生神經脈衝經由視神經傳向大腦。
第三階段：大腦皮層(cortex)的視覺中樞分析所收到的無彩色訊號Aa，及彩色訊號C1、C2、C3，作出色彩判斷。
無彩色訊號(achromatic signal) Aa：三種錐狀細胞之明度訊號總合 Aa=2Ra+Ga+Ba/20 （白－黑） 彩色訊號(chromatic signal) C1, C2, C3：三種色差訊號 C1=Ra-Ga （紅－綠） C2=Ga-Ba C3=Ba-Ra C２-C３=Ga-Ba-(Ba-Ra)=Ga-2Ba+Ra （黃－藍） 最後形成Aa, C1, C3-C2三個訊號，分別顯示灰階、紅或綠量、黃或藍量。
2.1.4 馬克斯威爾轉盤 牛頓於1670年代發現旋轉的色盤所生成的色彩融合現象，但直到1850年代馬克斯威爾(James Clerk Maxwell)闡明， 在上述方法中色彩之光學性融合現象符合色光混合的理論。
因此，若轉動一個半綠且半紫的圓盤會呈現藍色。
他也說明，在色盤上不同色彩因轉動而產生的混色現象僅為看起來混色，非生理上因不同色光之刺激而得的混色， 而是色盤表面反射的光之總合，所以其色的彩度無法如真正的加法混色所得色彩那樣高。
2.2 色彩三屬性 色彩三屬性為色相、明度、彩度2.2.1色相：Hue CIE定義色相(Hue)： Attribute of a visual sensation according to which an area appears to be similar to one, or to proportions of two, of the perceived colours, red, yellow, green, and blue. 七原色說：後人將牛頓舉例之紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色誤以為他提出七原色。
六原色說：魏納(Verner)於牛頓七色中去靛而認為紅、橙、黃、綠、藍、紫為六原色。
瑞士色彩教育家伊登(Johannes Itten 1888-1967)依據P. O. Runge的取色料三原色加其中間之二次色， 成紅、橙、黃、綠、藍、紫六原色。
五原色說：古希腦人以白、黃、紅、藍、黑為五原色。
四原色說：由紅、黃、綠、藍四色組成紅、綠與黃、藍兩色對，赫林提出，NCS色彩體系採用此說。
三原色說：勒布朗(Jacob Christoph Le Blon 1667-1741) 的＜色彩論＞ (Traité du Coloris, 1756) 可能是最早提出三原色說的論著。
生理三原色紅、綠、紫， 色光三原色紅、綠、藍，色料三原色洋紅、黃、青藍。
2.2.2明度：Brightness、Lightness CIE定義明度： Brightness: Attribute of a visual perception according to which an area appears or exhibits to more or less light. Lightness: The brightness of an area judged relative to the brightness of a similarly illuminated area that appears to be white or highly transmitting.圖2.2.2 自左而右，由深而淡的灰階明度圖 圖2.2.2 自左而右，由深而淡的灰階明度圖2.2.3 彩 ： 度 Colourfulness、 Chrom (及 a Chrom aticness) CIE定 彩 ： 義 度 Colourfulness: Attribute of a visual sensation according to w the perceived colour of an area appears to exhibit m or less hue. hich ore Chrom The colourfulness of an area judged as a proportion of the brightness of a sim illum a: ilarly inated area that appears to be white or highly transm itting. 明 (tint colour)： 色 白 淡 色 純 加 變 暗 (dark colour)： 色 黑 暗 又 為 色(shadowcolour) 色 純 加 變 ， 稱 影 濁 (tonal colour)： 色 灰 中 色 色 純 加 成 間 清 (pure colour)： 色 暗 均 清 色 明 與 色 為 色 2.2.4 飽 度 Saturation 和 ： CIE定 飽 度 義 和 ： Saturation: The colourfulness of an area judged in proportion of its brightness.2.2.5 色彩屬性的絕對量與相對量圖2.2.5 絕對明度(Brightness)與相對明度(Lightness)的差別 絕對量：Brightness、Colourfulness 相對量：Lightness、Chroma 工業上的應用多採用相對量，例如印刷品以字黑為最黑，以紙白為最白（因為在紙上留白不印任何色彩）； 但與理想白與理想黑相比，一張微黃的紙張其Lightness 100可能僅為Brightness 90，而非如理想白一樣白； 其Lightness 0可能為Brightness 10，而非如理想黑一般黑。