色彩心理学与生理学

色彩生理理论：三色论与四色论

扬？赫姆霍尔兹的三色理论

1807 年，英国医学物理学家扬(T . Young )和德国生理物理学家赫姆霍尔兹 (H . LFvonHelmholtz )根据红、绿、蓝三原色光混合可以产生各种色的色光混合规律，假设在视网膜上

有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都会引起一种原色的感觉。

如当一种神经纤维处于兴奋状态，而另外两种相对处于抑制状态，那么就产生一种原色觉，如果两种

或三种神经纤维都处于兴奋状态，那么就产生综合色觉。如：当红”神经纤维受到红光刺激而兴奋时，绿”蓝两种神经纤维相对处于抑制状态，则产生红色觉；当绿”或蓝”神经纤维受到绿光或蓝光的刺激而

兴奋时，则产生绿或蓝色觉。又如：当红”绿”两种神经纤维同时受到红光和绿光的刺激而兴奋，而蓝”申经纤维相对处于抑制状态时，则产生黄色觉；当红”蓝两种神经纤维同时受到红光和蓝光的刺激

而兴奋，而绿”神经纤维相对处于抑制状态时，则产生晶红色觉；当蓝”，绿”两种神经纤维同时受到蓝

光和绿光的刺激而兴奋，而红”神经纤维相对处于抑制状态时，则产生青色觉；当红”、绿”、蓝”三种神

经纤维同时受到红、绿、蓝三种色光的刺激而兴奋时，则产生白色觉。如果三种神经纤维受三原色光等量

刺激程度逐渐减小，又会产生不同明度的灰。如果三原色光的刺激量等于零，也就是不存在任何色光刺激，那么就产生黑色觉。以上是由三原色光等量的刺激引起的色感，如果改变三原色光的光量和混合比

例，必然引起三种神经纤维兴奋与抑制程度的差别，从而产生千变万化的色彩感觉。扬?赫姆霍尔兹认为

三种神经纤维受到光的刺激后而产生的兴奋与抑制是相对而言的，实际上，当每一种神经纤维受到对应的

原色光刺激而处于强烈兴奋状态时，另外两种神经纤维受到此光刺激后也同时兴奋，不过兴奋的程度比较低，所以每种颜色实际上都含有一定的白光成分，即有明度的感觉。扬?赫姆霍尔兹解释色彩视觉的理论

称为三色学说，它为现代色度学奠定了理论基础，至今三色学说仍具有解释各种颜色混合现象的理论价

值。

赫林的对立颜色学说

德国物理学家赫林 (E. Herins)的对立颜色学说也叫做四色学说。1878年赫林观察到颜色现象总是

以红一蓝、黄一蓝、黑一白成对关系发生的，因而假设视网膜中有三对视素：白一黑视素、红一绿视素、

黄一蓝视素，这三对视素的代谢作用包括建设(同化)和破坏(异化)两种对立的过程，光刺激破坏白一

黑视素，引起神经冲动产生白色感觉。无光刺激时白一黑视素便重新建设起来，所引起的神经冲动产生黑

色感觉。对红一绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用。对黄一蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。因为各种颜色都有一定的明度，即含有色成分，所以每一颜色不仅影响其本身素的活动，而且也影响白一黑视素的活动。

根据赫林学说，三种视素对立过程的组合产生各种颜色感受和各种颜色混合现象：

感光化学视素视网膜过程感觉

白一黑破坏建设白黑

红一绿破坏建设红绿

黄一蓝破坏建设黄绿

扬？赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的四色学说自19世纪以来一直处于对立的地位。事实上，这两种学

说都只是对问题的一个方面获得了正确的认识，只有通过二者的相互补充才能对颜色视觉获得较为全面的

认识。

三色论与四色论的统一

颜色视觉过程假设可以分成三个阶段：第一阶段，视网膜有三种独立的锥体感觉物质，它们有选择地吸收光谱不同波长的辐射，同时每一物质又可单独产生白和黑的反应，在强光作用下产生白的反应，无光

刺激时是黑的反应；第二阶段，在神经兴奋由锥体感受器向视觉中枢的传导过程中，这种反应又重新组合；最后阶段形成三对对立性的神经反应。

总之，颜色视觉的机制很可能在视网膜感受器水平是三色的，这种解释符合扬？赫姆霍尔兹的学说；

而在视网膜感受器以上的视觉传导通路水平则是四色的，这种解释又符合赫林的学说。颜色视觉机制的最

后阶段发生在大脑皮层的视觉中枢，在这里才产生各种颜色感觉。颜色视觉过程的这种设想常叫做阶段学说，两个似乎完全对立的古老颜色视觉学说，现在终于由颜色视觉的阶段学说统一在一起了。

色彩生理理论：色彩的前进与后退感

色彩具有前进、后退感是色彩设计者共同感兴趣的问题。从生理学上讲，人眼晶状体的调节，对于距离的变化是非常精密和灵敏的，但是它总是有一定的限度，对于波长微小的差异就无法正确调节。眼睛在同一距离观察不同波长的色彩时，波长长的暖色如红、橙等色，在视网膜上形成内侧映像；波长短的冷色如蓝、紫等色，则在视网膜上形成外侧映像。因此暖色好像在前进，冷色好像在后退。

色彩的前进、后退感除与波长有关，还与色彩对比的知觉度有关，凡对比度强的色彩具有前进感，对比度弱的色彩具有后退感；膨胀的色彩具有前进感，收缩的色彩具有后退感；明快的色彩具有前进感，暧昧的色彩具有后退感；高纯度之色具有前进感，低纯度之色具有后退感。色彩的前进、后退感形成的距离错视原理，在绘画中常被用来加强画面空间层次，如画面背景或天空退远可选择冷色，色彩对比度也应减弱；为了使前景或主体突岀应选择暖色，色彩对比度也应加强。

色彩生理理论：色彩同化与色觉守恒

色彩同化

当某一色被其他色所包围时，如果被包围的色在色相、明度方面与包围色非常接近，或者两者面积对比十分悬殊，被包围之色面积很小，那么，被包围之色就会被包围之色吃掉”，这种色彩现象称之为色彩同化。其原因是色彩对比的视觉刺激值小于视觉的可见值。例如，在大面积浅黄色背景上配以与此色明度

非常接近的浅橙色，橙色在视觉上不起作用。再如，在大面积绿色背景上，配以针尖般大小的红色，虽然红绿互补，对比强烈，但是由于面积过分细小，使眼睛难以发现红色的存在。因此，色彩构成时应恰当地调节各色之间在色相、明度、纯度以及面积比例的对比度，充分发挥各色的视觉作用，避免发生色彩同化效应。

色觉守恒

大脑对来自眼睛的视觉信息作岀的色觉反映，有时并不完全是客观的，总或多或少地带有主观色彩成

分。同一物体在不同光源的照射下，由于光谱成分的变化，客观上应该改变其物理色彩效应，但是人们仍会以生活经验中听积累的色彩记忆来判断它。人们长期以来把阳光照射作为确定物体色彩标准的所谓固有色”的印象是不可忽视的。色彩学上称这种主观色彩现象为色觉守恒。例如，强光照射下的煤炭和晚间

微弱光线照射下的棉花，从光学物理角度上讲，在明度上强光照射下的煤炭的黑”比弱光照射厂的棉花的白”要亮的多，然而人们仍会固执地认为煤炭是黑”的，棉花是白”的，因为色彩感觉觉常常受到黑色煤

炭和白色棉花的生活色彩记忆和联想的支配。由于人们看到的外部世界总是经过主观补正的世界，因此在色彩感知过程中，要把视觉以外的知觉心理因素全部排除，只是看到纯粹色是很困难的。显然，主观色觉

守恒对强光照射下的炭黑变成灰色的变化总是视而不见”。

物体的色觉恒常与光源光谱的成分有关，在太阳光、日光灯照射下，色觉守恒性明显；在霓虹灯、水银灯、钠灯的照射下，由于其光谱成分单纯，故物体色觉恒常性就低一些。其次，色觉恒常性与物体所处的明暗环境有关，