色彩学（color science）研究色彩产生、接受及其应用规律的科学。因形、色为物象与美术形象的两大要素，故色彩学为美术理论的首要的、基本的课题。它以光学为基础，并涉及心理物理学、生理学、心理学、美学与艺术理论等学科。色彩应用史上，装饰功能先于再现功能而出现。色彩学的研究在19世纪才开始，它以光学的发展为基础，牛顿的日光—棱镜折射实验和开普勒奠定的近代实验光学为色彩学提供了科学依据，而心理物理学解决了视觉机制对光的反映问题。

色彩学是指建立在二十世纪表色体系和定量的色彩调和理论上的一套色彩理论,是重要的基础科学之一。其理论奠立者是德国化学家W·奥斯特瓦尔德(1855～1932)和美国画家A·H·孟塞尔(1855～1918)。色彩学是研究色彩产生、接受及其应用规律的科学。它与透视学、艺术解剖学一起成为美术的基础理论。由于形与色是物象与美术形象的两个基本外貌要素，因此，色彩学的研究及应用便成为美术理论首要的、基本的课题。作为色彩学研究基础的主要是光学，其次涉及心理物理学、生理学、心理学、美学与艺术理论等多门学科。因此它的产生与发展有赖于这些学科（尤其是光学）的长足进展，而色彩学研究的成果又为这些学科提供材料，推动它们的深入。

色彩应用史上，装饰功能先于再现功能而出现。人类制作颜料是从炙烤动物流出的油与某些泥土的偶然混合开始的，后逐渐以蛋清、蜡、亚麻油、树胶、酪素和丙烯聚合剂等作颜料结合剂。在古代中国、印度、埃及、美索不达米亚，颜料多用在家具、建筑内部、服装、雕像等装饰上。文艺复兴时代开始，新的色彩不断出现，油画的产生使色彩越发丰富了绘画的表现手段。

色彩的错视与幻觉 当外界物体的视觉刺激作用停止以后，在眼睛视网膜上的影像感觉并不会立刻消失，这种视觉现象叫做视觉后像。视觉后像的发生，是由于神经兴奋所留下的痕迹作用，也称为视觉残像。如果眼睛连续视觉两个景物，即先看一个后再看另一个时，视觉产生相继对比，因此又称为连续对比。视觉后像有两种：当视觉神经兴奋尚未达到高峰，由于视觉惯性作用残留的后像叫正后像；由于视觉神经兴奋过度而产生疲劳并诱导出相反的结果叫负后像。无论是正后像还是负后像均是发生在眼睛视觉过程中的感觉，都不是客观存在的真实景像。

节日之夜的烟花，常常看到条条连续不断的各种造型的亮线。其实，任意一瞬间，烟火无论在任何位置上只能是一个亮点，然而由于视觉残留的特性，前后的亮点却在视网膜上引成线状。再如你在电灯前闭眼三分钟，突然睁开注视电灯两三秒钟，然后再闭上眼睛，那么在暗的背景上将出现电灯光的影像。以上现象叫正后像。电视机、日光灯的灯光实际上都是闪动的，因为它闪动的频率很高，大约100次/秒上，由于正后像作用，我们的眼睛并没有观察到。电影技术也是利用这个原理发明的，在电影胶卷上，当一连串个别动作以16图形/秒以上的速度移动的时候，人们在银幕上感觉到的是连续的动作。现代动画片制作根据以上原理，把动作分解绘制成个别动作，再把个别动作续起来放映，即复原成连续的动作。

正后像是神经正在兴奋而尚未完成时引起的，负后像则是经兴奋疲劳过度所引起的，因此它的反映与正后像相反。例如：当你长时间（两分钟以上）的凝视一个红色方块后，再把目光迅速转移到一张灰白纸上时，将会出现一个青色方块。这种现象在生理学上可解释为：含红色素的视锥细胞，长时间的兴奋引起疲劳，相应的感觉灵敏度也因此而降低，当视线转移到白纸上时，就相当于白光中减去红光，出现青光，所以引起青色觉。由此推理，当你长时间凝视一个红色方块后，再将视线移向黄色背景，那么，黄色就必然带有绿味（红视觉后像为青，青+黄=绿，参见下表）。

又例如：在一白色和灰色背景上，长时间地（两分钟以上）注视一红色方块，然后迅速抽去色块，继续注视背景的同一地方，背景上就会呈现青色方块。这一诱导出的补色时隐时现多次复现，直至视觉的疲劳恢复以后才完全消失。这种现象也是负后像。明度对比也会产生负后像。

色彩学大体可按色彩与光、眼睛、感知个体、应用的关系分为4个主要部分：

色彩与光涉及物理学

主要是光学。

色彩从根本上说是光的一种表现形式。光一般指能引起视觉的电磁波，即所谓“可见光”，它的频率范围约在红光的300太赫兹到紫光的750太赫兹之间。在这个范围内，不同频率的光可以引起人眼不同的颜色感觉,因此,不同的光源便有不同的颜色；而受光体则根据对光的吸收和反射能力呈现千差万别的颜色。由色彩的这个光学本质引发出色彩学这部分内容的一系列问题：颜色的分类（彩色与非色两大类）、特性（色相、纯度、明度）、混合（光色混合，即加色混合；色光三原色，即红、绿、蓝；混合的三定律，即补色律、中间色律、代替律）等。孟赛尔综合了前人在这方面的研究成果，建立了“孟氏颜色系统”。

色彩感知的视觉器官

──眼睛对色彩的接受过程。

色彩学的这个部分涉及生理学、感知心理学，并且大量运用心理物理学的方法来研究。人眼主要由棒体和锥体感受器对光发生视觉反应，一般认为，颜色视觉是由锥体感受器作中介的，锥体感受器主要集中于视网膜的中央区，它含有光敏色素，在接受光的刺激后，形成神经兴奋，传达到大脑皮质中的视觉中枢而产生颜色视觉。由这个基本过程出发，色彩学还研究接受过程即颜色视觉中的对比（色相、明度的同时对比与连续对比），常性、辨色能力（也包括色盲、色弱等）等问题。关于颜色的视觉机制及过程的具体研究，20世纪以前主要有“三色说”和“四色说”，现代生理学与心理学的研究分别支持了这两种学说，并试图以“阶段说”的假说来统一二者。此外，为了对颜色特征进行量的分析，20世纪产生了以研究颜色标定和测量的色度学，它在理论上和应用上都具有十分重要的意义。

色彩学与感知个体的关系

色彩会因不同观者、不同条件而有不同的感受，因此引发出色感（冷暖感、胀缩感、距离感、重量感、兴奋感等，由此可将色彩划为积极的与消极的两种倾向）、对色彩的好恶（包括对单色或复色、不同色调的好恶）、色彩的意义（象征性、表情性等）、色听现象（即联觉）等问题。简言之，这部分主要研究在特定条件下色彩与观者的感受、情感的关系。它以个性心理学的研究为基础。

在生活与艺术中的应用

首先，它要研究物象的色彩(光源色、固有色与环境色)、色彩透视、色彩材料(历史、分类、性能、调配规律等),进而讨论色彩的具体应用，色彩在生活中的应用主要包括服装、化妆、室内布置等。在艺术中的应用则是色彩学研究最重要的方面，主要包括绘画色彩（写生色彩与装饰色彩）、舞台色彩（布景、道具、服装、灯光等的色彩）、录像、彩色摄影（也包括电影摄影）等。由于色彩渗透到人类生活的各个方面，因此可以说到处都存在着色彩应用的问题。在现代视觉艺术中，色彩的地位日益突出，表现主义、奥普艺术、抽象主义等尤其将色彩作为主要的视觉艺术语言，色彩材料和表现手段的不断更新、丰富，为色彩的应用开辟了更为广阔的天地,也向色彩学的研究提出了大量新的课题。

人类对色彩的感知与人类自身的历史一样漫长，而有意识地应用色彩则是从原始人用固体或液体颜料涂抹面部与躯干开始的。在新石器时代的陶器上已可见到原始人对简单色彩的自觉运用。在色彩的应用史上，装饰功能先于再现功能而出现。人类制作颜料是从炙烤动物肉时流出的油与某些泥土的偶然混合开始的，逐渐发展为以蛋清、蜡、亚麻油、树胶、酪素和丙烯聚合剂等作颜料结合剂。在古代中国、印度、埃及、美索不达米亚，颜料多用在家具、建筑内部、服装、雕像等的装饰上。早期中国绘画上的色彩主要是轮廓和形象的修饰手段，用色简练单纯。古罗马的墙面、地板镶嵌上则已有丰富的色彩。从文艺复兴时代开始，艺术家们不断探索新的色彩材料，凡·爱克兄弟等人在“油-胶粉画法”的基础上改进而形成了亚麻油等调制的油画颜料，为油画的产生提供了媒介材料。自此，绘画上色彩表现的手段大为丰富。 尽管人类的色彩应用已有几千年的历史，但独立意义上的科学的色彩学研究却晚于透视学、艺术解剖学而到近代才开始，这是因为色彩学的研究须以光学的产生和发展为基础。文艺复兴时代的画家为了取得自然主义的表现效果，曾经研究过光学问题，注意到了色彩透视问题。直到17世纪60年代，I.牛顿通过有名的“日光－棱镜折射实验”得出白光是由不同颜色光线混合而成的结论之后，颜色的本质才逐渐得到正确的解释，由开普勒奠定的近代实验光学为色彩学的产生提供了科学基础。

感知心理学的研究为解决色彩视觉问题，心理物理学的方法为解决视觉机制对光的反映的问题，都提供了重要的前提条件。而视觉艺术所提出的色彩问题，尤其是印象派出现之后遇到的外光描绘、色彩并置对比、互补色等问题，促使理论家、艺术家运用科学方法探讨色彩产生、接受及应用的规律。到19世纪下半叶，色彩学研究的专门著作开始出现，如薛夫鲁尔的《色彩和谐与对比的原则》(1854)、贝佐尔德的《色彩理论》(1876)等。进入20世纪，色彩学更在现代光学、心理物理学、神经生理学、艺术心理学等基础上获得了长足进展。而色彩学的发展又促进了视觉艺术从19世纪向20世纪多元化时代的转变。

人眼接收色彩的方法：加法混色

人们见到的颜色，如苹果红色，其实都是在一定条件下才出现的色彩。这些条件，主要可归纳为三项，就是光线、物体反射和眼睛。光和色是并存的，没有光，就没有颜色，可以说，色彩就是物体反射光线到人们眼内产生的知觉。很早以前科学家已经发现光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫频率。人们能见到的光的频率，范围在300至750太赫兹之间，随着频率由低到高，出现的色彩是由红到紫。不同频率的光所反射的强度是不同的，因此，测量物体所反射的频率分布，便可以确定该物体是什么颜色，例如一个物体在红光频率有较多的反射，则该物体倾向红色，如果在绿光频率有较多的反射，则该物体便倾向绿色。通过测量物体反射光量的方法，科学家可以很精确地推定两件物体的颜色是否相同。 测量光量反射的方法固然很精确，但不好用，因为眼睛并非以频率来认知颜色。人类眼睛的网膜内分布着两种细胞，杆状细胞和椎状细胞，这些细胞对光线作出反应，便形成色彩的知觉。杆状细胞是一种灵敏度很高的接收系统，能够分别极微小的亮度差别，协助人们辨识物体的层次，但是却不能分辨颜色。椎状细胞较不灵敏，但是有分辨颜色的能力。所以在亮度很弱的情况下，物体看起来都是灰灰白白，因为椎状细胞在这时已不能发挥作用，只有杆状细胞在工作。

椎状细胞对光量的反应不是一样的。当一束光线射到眼睛网膜上，椎状细胞灵敏度最大的值分别位于频率为红色、绿色及蓝色的三个区域。即是说，眼睛只需以不同强度和比例的红绿蓝三色组合起来，便能产生任何色彩的知觉，因而红绿蓝可说是人眼的三基色。利用三基色色光的相加叠合，人们基本上能够模拟自然界中出现的各种色彩，这就是著名的光学三色原理。以这种方法产生色彩亦叫做加法混色。屏幕显像和摄影就是这种混色方法的具体应用。

印刷四色：减法呈色

印刷的呈色原理和加法混色不同。印刷是以一些微细的网点，把透明的油墨按一定规律分布于纸上来呈现色彩。网点分布较多的部分色彩较浓，分布较少的地方色彩便淡。透明油墨的选择也不是随意的，而是根据最能够吸收红绿蓝三色光的份量来决定。因此，洋红（magenta）、青(Cyan)和黄(Yellow)便成为印刷的三基色。原因是洋红吸收吸收大部分的绿，青吸收大部分的红，黄吸收大部分的蓝。洋红与绿，青与红，黄与蓝这样的组合称作互补关系，或叫补色关系。印在纸上的网点，如果不与其他网点接触，则见到的颜色便是印刷三基色。倘若其中两个基色网点重叠在一起，例如青与黄，由于黄墨吸收了光线中的蓝，青吸收了光线中的红，只有光线中的绿反射到眼内，因此人们便会见到绿色。如果三色网点全部重叠在一起，由于所有光均被吸收，人们便见到黑色。印刷就是采用这种色光递减的方法来产生万千色彩，因此亦叫减法呈色。喷墨打印、热升华打印和水彩绘画等都是这个原理的具体应用。 理论上，同等份量的洋红、青及黄印在一起，能产生灰黑色的，可是由于油墨生产未臻完美，青墨的纯度不及洋红的纯度，这样做出来的灰色总是偏红的。为了弥补油墨工艺的不足，于是便引入黑墨来加强灰色的效果，使印刷品能表现较佳的层次感，这就是人们如今印刷采用四色的原因。在这个基础上，有人甚至以黑墨完全替代同等的洋红、青、黄墨出现的地方，这种技术，分色上称为非彩色结构（GCR），早期的FreeHand软件，把RGB图像转换为CMYK，就是利用这种技术。以专色油墨替换色彩不够理想的地方，除了应用于灰色上，亦可应用于其他颜色。Pantone的HexChome就是向这个方向出发，在传统四色之外加入专绿及专橙，以加强印刷中绿色及橙色不够理想的部分。