顏色即是人的視覺系統對可見光的感知結果，顏色可分為彩色系和非彩色系兩大類，對人眼來講，非彩色系只有明暗的變化，而彩色則有三種特性即：明度、色調和彩度。本文對顏色的基本屬性及顏色的光學理論基礎進行了詳細的介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

顏色的形成：

光是一種涵蓋較廣的波長范圍的電磁波，而人眼的視覺神經只對一定波長的電磁波有感應。將能對人眼產生視覺刺激的電磁波段的光稱為可見光，它的波長范圍是380nm～780nm。物體被光照射，其顏色信息被反射到人眼，經過我們的大腦處理，我們才能看到物體顏色，如下圖所示，光源、被測物和有效觀察者（人眼或者儀器）決定了最終是什么顏色，他們構成了顏色的三大要素。

對于光的可視波長范圍視覺感應效果，不同的人之間存在差異的。有些人對長波一端較為敏感，有的人對段波一段更為敏感。因此實際檢測中，對一般性的顏色測量和評價，CIE確定了波長范圍400nm～700nm。

顏色的三個基本屬性：

顏色即是人的視覺系統對可見光的感知結果，光照射在物體上，經過反射、透射、折射、漫反射以及被物體本身吸收等一系列光的綜合作用后，所剩余的可見光譜不同波長輻射的相對組合，進入人眼而產生的視覺效應，即為物體的顏色。

顏色又分為彩色系和非彩色系兩大類，非彩色系指白色、黑色和各種深淺不同的灰色：而彩色則指白黑系列以外的各種顏色。對人眼來講，非彩色系只有明暗的變化，而彩色則有三種特性：

（1）色調，為顏色的一個基本屬性，是顏色之所以成其為本身的一個特性，即一般所用的紅、橙、黃、綠、藍、紫等基本顏色以及各種混合色的名稱，如黃綠、橙紅等。物體色的色調則受照射光源和物質本身組成與結構影響，所對應的表示參數為主波長入。

（2）明度，是人眼產生視覺時，對物體明亮程度的感覺。物體的明度決定因素主要有兩方面，一是內因，即物質本身的結構組成：二是外因，即表面的拋磨光滑度、琢型等，通常用亮度純度來表征此參數。

（3）彩度，則是指彩色的純潔性，即顏色的濃艷程度，當光譜色摻入白光分成愈多時，就愈不飽和。物體色的彩度決定于該物體表面反射光譜輻射的選擇性程度，由興奮純度這個參數指標來反應此特征。

用一個三維空間的棗形立體可以將顏色的三種基本特性——色調、明度和彩度全部表示出來，如下圖所示：

其中，垂直軸代表白黑系列明度的變化，水平圓周上的各點代表光譜上的不同的色調（紅、橙、黃、綠、藍、紫）。從圓周向圓心過渡，以及向圓周上下白黑方向變化都表示顏色彩度的降低。需要說明的是：這只是一個理想化的示意模型，目的是易于理解顏色三特性的相互關系。實際上顏色立體中部的色調圓形平面應該是傾斜的，黃色部分較高，藍色部分較低。而且該平面的圓周上的各種飽和色調離垂直軸的距離也不一樣，因此圓形也并非真正的圓形。

顏色的光學理論基礎：

光是一種電磁波，有著極其寬廣的波長范圍。其中，只有波長在400-700nm范圍內的電磁波對人類的視覺神經有刺激作用，被稱為可見光。現代光學理論認為，由光源發出的可見光經過物體表面的反射后進入人眼，并在人眼的視網膜上形成關于物體表面顏色的信息，這些顏色信息再經過視覺神經傳到大腦的神經中樞，最后在大腦內將這些信息進行加工、處理，形成顏色感知。

由此可見，物體表面顏色的形成需要有以下三個主要部分，即：光源、反射面、人眼。其中，光源的特性是通過光源的“光譜功率分布函數”來描述的，反射面特性是通過“物體表面的光譜反射比函數”來描述的，人眼特性則通常是用“色度觀察者”來描述的。

1.光源的光譜功率分布

以波長λ為中心的微小波長寬度dλ范圍內的輻射通量若為dφ，則單位波長寬度所對應的輻射通量稱為光譜密度Iλ，即：Iλ= dφ/dλ。

將光源的光譜密度Iλ與波長入之間的關系用函數表示時，則稱此函數為“光譜功率分布函數”，通常用I（λ）來表示。

2.物體表面的光譜反射比

光入射到物體表面上時會發生部分光被反射的現象，則反射光的輻射通量與入射光的輻射通量之比稱為反射比（所以反射比的值總介于0和1之間）。生活中大部分情況下，入射光為一系列單色光的混合，光譜反射比與波長λ之間的關系用函數表示，則稱其為“光譜反射比函數”，通常用R（λ）來表示。

3.色度觀察者

實踐證明，不同的觀察者其人眼的顏色視覺特性是多少有些不同的，但是具有正常顏色視覺的人差異并不大，故此可以根據一些正常人眼顏色視覺特性的平均值來描述人眼的顏色視覺特性。

（1）標準照明體

任何可見光都是由某種特定波長和強度的輻射組成的，輻射功率與對應波長構成的函數可以定量地描述所有光源，稱為光譜功率分布。為了統一測量標準，國際照明委員會CIE規定了幾種標準照明體和標準光源。標準照明體是指CIE規定的一系列光譜功率分布，標準光源是來實現標準照明體的人工器具。

CIE推薦的常用標準照明體有A、B、C、D65、D50、D55、D75等。

（2）標準色度觀察者

CIE規定了2°標準色度觀察者，在一定程度上解決了儀器檢驗顏色一致性的研究。實踐證明，觀察視角的大小對顏色的感覺也是不一樣的。CIE認為在1°～4°和大于4°視角的光譜三刺激值并不相同，對顏色測量的測量結果也不同。因此，CIE在原有的2°標準色度觀察者基礎上增加了10°標準色度觀察者。