3.1.2 色彩的视觉理论
3.1.2.1 杨—赫姆霍尔兹的三色学说
1807 年，杨（T.Young）和赫姆霍尔兹（H.L.F.von Helmholtz）根据红、绿、蓝三原色可以产生各种色调及灰色的颜色混合规律，假设在视网膜上有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都引起一种原色的感觉。光作用于视网膜上虽然能同时引起三种纤维的兴奋，但由于光的波长特性，其中一种纤维的兴奋特别强烈。例如，光谱长波端的光同时刺激“红”“绿”“蓝”三种纤维，但“红”纤维的兴奋最强烈，因而有红色感觉。中间波段的光引起“绿”纤维最强烈的兴奋，因而有绿色感觉。同理，短波端的光引起蓝色感觉。光刺激同时引起三种纤维强烈兴奋的时候，就产生白色感觉。当发生某一颜色感觉时，虽然一种纤维兴奋强烈，但另外两种纤维也同时兴奋，也就是有三种纤维的活动，所以每种颜色都有白光成分，即有明度感觉。1860 年赫姆霍尔兹补充杨的学说，认为光谱的不同部分会引起三种纤维不同比例的兴奋。对光谱的每一波长，三种纤维都有其特有的兴奋水平，三种纤维不同程度的同时活动就产生相应的色觉。例如，“红”和“绿”纤维的兴奋引起橙黄色感觉，“绿”和“蓝”纤维的兴奋引起蓝紫色感觉。
三色学说的优点是能充分说明混色现象，在颜色测量和数值计算时，与试验理论符合，现代的彩色印刷、摄影、照相分色、彩色电视都是建立在该基础上的。但此学说缺点是不能解释色盲、负后像等现象。
3.1.2.2 赫林（E.Hering）的四色学说（对立色彩学说）
1878 年，赫林观察到颜色现象总是以红—绿、黄—蓝、黑—白成对关系发生的，因而假定视网膜中有三对视素：白—黑视素、红—绿视素、黄—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—黑视素，引起的神经冲动产生白色感觉。无光刺激时白—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—绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用。对黄—蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。因为种种颜色都有一定的明度，即含有白色成分，所以每一颜色不仅影响其本身视素的活动，而且也影响白—黑视素的活动。根据赫林的学说，三种视素的对立过程的组合产生各种颜色感觉和各种颜色的混合现象。
四色学说的优点是可以很好地解释颜色视觉的一些生理和心理现象，如红绿色盲、黄蓝色盲和负后像等现象。但是没有办法解释三原色能产生一切颜色的现象。
3.1.2.3 阶段学说
三色学说和四色学说在很长时间中曾一直处于对立状态。最近一二十年，由于新的实验材料的出现，人们对这两个学说有了新的认识，证明二者并不是不可调和的。事实上，每一学说都只是对问题的一个方面获得了正确的认识，而必须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。
现代科学家测定的结果证明，视觉中存在着两种机制：一是视网膜椎体感受器的三色机制（锥体细胞又分为感红、感蓝和感绿细胞）。二是视觉信息向大脑皮层视区的传导通路中所形成的四色机制。
颜色视觉过程可以分成几个阶段（见图3.3）。第一阶段，视网膜有三组独立的锥体感色物质，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，无外界刺激时是黑的反应。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，这三种反应又重新组合，最后形成三对对立性的神经反应，即红或绿、黄或蓝、白或黑反应。总之，颜色视觉的机制很可能在视网膜感受器上是三色的，符合杨—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中则是四色的，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。这样，两个似乎完全对立的色觉学说，就由阶段学说统一起来，完美地解释了视觉中的色彩现象。
图3.3 产生颜色视觉的三个阶段