我们都知道，没有光就没有颜色，颜色是光作用于人眼所产生的一种视觉上的反应。那么，颜色是怎么被人眼感知的？颜色又怎么表示与复现？本文对颜色形成的原理及颜色表示与复现的方法做了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！
人眼感知颜色的原理：
通常人眼在生活中能直接接收的光辐射，从而引起颜色视觉的光被称为可见光，其波长范围在380nm～780nm，如下图所示，整个电磁波谱中可见光的比例图。物体的颜色是通过物体辐射对人眼视觉产生的物理刺激所产生的影响，颜色感知的三大要素包括光源、物体和人眼，当人的感官系统通过可见光反射进入人眼时，会经过人眼视网膜的响应细胞，分别是锥体细胞和杆体细胞，锥体细胞的感光灵敏度低，在亮度约为5~10cd/m2以上的光亮条件下起到作用，能够识别颜色的具体细节，被称为锥体视觉或明视觉；杆体细胞只能在亮度约为0.001~0.005cd/m2以下的黑暗条件下起到作用，其感光灵敏度高，但是仅能感知明暗，不能分辨颜色和物体的细节，因此称为杆体视觉或暗视觉。如果亮度介于明视觉和暗视觉之间，那么视网膜中的锥体细胞和杆体细胞会同时起到作用，这，被称为中间视觉或介视觉。
实际上，颜色感知就是人眼视觉系统在接收光辐射后，大脑产生的主观感觉。人眼在观察物体时，眼球接收到光源对物体表面的反射光后，经过人眼的作用，成像在眼球的视网膜上，视神经细胞受到光辐射刺激，产生神经反应，神经反应信号会沿着视神经系统传输进入大脑的视觉神经中枢，然后进行处理分析，这样就会得出有关物体的明暗、颜色、形状以及大小等感觉。通常人眼的锥体细胞又分成L、M、S 型三种视觉细胞，它们对长波、中波和短波的光辐射最敏感，每类锥体细胞都对光谱有独特的响应，并且都有不同的光谱响应曲线，如下图所示。入射光经过锥体细胞分解成三个独立刺激信号，并分别传输给大脑，这样就形成了颜色感觉。
颜色的表示方法：
生活中很多物体都需要通过颜色、大小和形状来进行描述，那么我们怎样区分颜色呢？为了便于交流，就需要规定一些方法来表述颜色的特性。通常定量的去描述颜色，被称之为颜色表征或表色，这样所表示的数值就被称为颜色表征值或表色值，对于表征颜色所产生的体系叫做颜色系统。颜色系统又分为两大类，分别是色序系统和混色系统，色序系统是基于标准物体（如色卡）对颜色外貌进行描述与评价，因此也被称为色貌系统；混色系统是通过对光的混色与某一颜色相匹配，以达到颜色一致效果。两者区别比较如下表所示。
色序系统的颜色外貌是基于心理印象，是观察者主观的感觉，被称为颜色感知，作为研究对象的颜色叫做感知色，它包含表面质感、距离感和环境等感知因素。不同的研究对象感知色也不同，因此感知色又分为物体色、光源色等。物体色是人眼感知的物体本身颜色，如反射光的表面色和透射光的透过色等；光源色是光源发出的光的颜色。
混色系统则是把感知色中物体特有的感觉因素除去，从而得到的颜色作为研究对象，因而称为颜色感觉；因此基于颜色刺激的混色系统也被称为三色系统，并把三种颜色的光的混合值称为三刺激值，三刺激值是由颜色刺激函数的物理量和人眼的心理光谱响应组合得到的，所以是一种心理物理量，而三刺激值的三个数值则称为色度值。
因为色序系统是基于标准物体用色貌值表示具体物体的感知色，而混色系统是用三刺激值等色度值表示抽象物体的心理物理色，所以给颜色进行了大致分类，如下表所示。
颜色复现原理：
颜色复现通常是在摄影、印刷和液晶显示等行业做广泛应用，根据颜色的匹配原理制作出原稿图像，在不同媒体间复制，这一过程叫做图像复现。当前研究领域里，颜色匹配方法主要有光谱匹配法和三刺激值匹配法，因此颜色复现也分为对应的两类，分别是光谱颜色匹配法和三刺激值匹配法。由于光谱颜色匹配法适用在某些特殊场合，一般情况不容易实现，所以在彩色印刷、摄影和液晶显示等行业中通常采用三刺激值匹配法。三刺激值匹配法主要目的是使原色与再现色的三刺激值相等，因此亨特（Hunt）把各种各样的条件做了分析和总结，并且根据颜色再现目标对其进行了分类，如下表所示，表中R（λ）表示光谱反射比或光谱透射比，P（λ）为照明体的光谱分布，L是亮度，下标“1”和“2”分别代表原色和再现色，“～”代表颜色外貌一致，（Xp，Yp，Zp，Lp）代表喜好色的三刺激值和亮度值。
（1）光谱颜色再现
其实际意义是让原色与再现色的光谱反射比或光谱透射比相等，即R1（λ）=R2（λ），但是实际应用很难实现，并且再现出的图像也不稳定，没有实际意义，因此不被人们所应用。
（2）色度颜色再现
照明体满足P1（λ）= P2（λ）的条件时，由三刺激值匹配实验，从而得到原色与复现色的三刺激值一致，由于三刺激值中的Y分别以原色和复现色的白点为基准做归一化处理，所以即使L1≠L2也没有影响，色度颜色复现还可以简称为色度复现。
（3）正确颜色复现
照明体满足P1（λ）= P2（λ）的条件时，由三刺激值匹配实验，从而得到原色与复现色的三刺激值一致，而且两者的亮度也同时满足L1= L2，这样就是正确颜色复现。
（4）等价颜色复现
照明体不满足P1（λ）= P2（λ）的条件时，由三刺激值匹配实验，得到的原色与复现色的三刺激值并不相同，但是两者的颜色外貌是一致的。理论上原色与复现色的亮度不必严格相等，但是大体上应该较为接近。
（5）对应颜色复现
在对应颜色复现时，照明体不满足P1（λ）=P2（λ）的条件时，同时亮度也不相等即L1≠L2，所以原色与复现色的三刺激值也不一致，但是两者的颜色外貌相同。这种颜色复现对于在明亮的日光下，对原色进行拍摄并在暗室中复现后观察，通过对图像的特性曲线进行补偿修正，进而实现颜色外貌一致。
（6）喜好颜色复现
很多制作数码相机的制造厂商为了提高产品销量，在制作相机时通常会制作出突出色彩鲜艳的滤镜，从而来满足消费者心理。
颜色复现的目标是各种各样的，所以对应的颜色复现方法也是各不相同。结合颜色复现与亮度的变化等条件，可以对相应的颜色复现进行预测，所以首先应该了解颜色复现原理，熟知颜色复现过程，因此本文将重点以色度学为基础对颜色复现结果做一定量描述，同时根据颜色的色貌原理对颜色复现做进一步研究。