颜色是通过颜色类别描述的人类视觉感受的特征，具有诸如红色，橙色，黄色，绿色，蓝色或紫色等名称。 这种颜色感知源自可见光谱中的电磁辐射刺激人眼中的视锥细胞。 颜色类别和颜色的物理规格通过从它们反射的光的波长与对象相关联。 这种反射是由物体的物理特性决定的，如光吸收，发射光谱等。
通过定义颜色空间，可以通过坐标在数字上标识颜色。 例如，RGB色彩空间是与人类三色性相对应的色彩空间，并且对应于三个光带的三种锥形细胞类型：长波长，峰值在564-580nm附近（红色）; 中等波长，峰值在534-545纳米附近（绿色）; 和短波长光，接近420-440纳米（蓝色）。 在其他颜色空间中也可以有三个以上的颜色尺寸，例如在CMYK颜色模型中，其中一个尺寸与颜色的颜色相关）。
其他物种的“眼睛”的光接受能力也与人类的光接受能力有很大不同，因此导致相应不同的颜色感知，这些颜色感知不易与彼此进行比较。 蜜蜂和熊蜂例如具有对紫外线敏感的三原色视觉，但对红色不敏感。 凤蝶蝴蝶拥有六种类型的感光器，并可能具有五色视觉。 动物界最复杂的色觉系统已在口角蟾蜍（如螳螂虾）中发现，其中多达12种光谱感受器类型被认为可用作多种二色单位。
色彩科学有时被称为色彩学，比色法或仅仅是色彩科学。 它包括研究人眼和大脑对颜色的感知，材料中颜色的起源，艺术中的色彩理论以及可见光范围内电磁辐射的物理学（即通常简称为光）。
颜色物理
电磁辐射的特点是其波长（或频率）及其强度。 当波长在可见光谱内（人类可以感知的波长范围，大约从390nm到700nm）时，它被称为“可见光”。
大多数光源以许多不同的波长发光; 光源的光谱是在每个波长处给出其强度的分布。 尽管从给定方向到达眼睛的光谱决定了该方向上的色彩感觉，但是比色彩感觉有更多可能的光谱组合。 事实上，人们可以将一种颜色正式定义为一类可产生相同颜色感觉的光谱，尽管这些类别在不同物种间会有很大差异，在相同物种内的个体之间的差异较小。 在每个这样的类中，这些成员被称为所讨论颜色的变体。
光谱颜色
谱中彩虹的熟悉颜色（命名为1671年由Isaac Newton使用拉丁文字表示外观或幻影）包括所有那些仅由单一波长的可见光产生的颜色，即纯光谱或单色颜色。 右表显示了各种纯光谱色彩的近似频率（以太赫兹）和波长（纳米）。 列出的波长在空气或真空中测量（参见折射率）。
颜色表不应该被解释为一个明确的列表 – 纯光谱颜色形成一个连续的光谱，并且它如何在语言上被划分为不同的颜色是文化和历史偶然事件的问题（尽管各地的人们都被证明感知颜色同样的方式）。 一个共同的列表标识了六个主要乐队：红色，橙色，黄色，绿色，蓝色和紫色。 牛顿 这个概念包含了蓝色和紫色之间的第七色靛蓝色。 这可能是什么 牛顿 被称为蓝色更接近今天所称的青色，而靛蓝仅仅是当时正在输入的靛蓝染料的深蓝色。
光谱颜色的强度，相对于所观察的环境而言，可能会相当大地改变它的感知; 例如，低强度橙黄色为棕色，低强度黄绿色为橄榄绿色。
物体的颜色
物体的颜色取决于物体在其环境中的物理特性以及感知眼睛和大脑的特性。 在物理上，可以说物体具有离开它们表面的光的颜色，这通常取决于入射照明的光谱和表面的反射特性以及潜在的照明和观看角度。 有些物体不仅反射光线，而且还透射光线或发射光线，这也有助于颜色。 观察者对物体颜色的感知不仅取决于离开其表面的光谱，而且还取决于大量情景提示，因此物体之间的颜色差异大部分可以独立于光谱，视角等来辨别。这种效果被称为颜色恒常性。
物理学的一些概括可以被绘制，而忽略了现在的感知效果：
到达不透明表面的光线要么“镜面反射”（即以镜子的方式），散射（即用漫散射反射），要么被吸收 – 或者这些的组合。
不反射镜面（通常表面粗糙）的不透明物体的颜色由其强烈散射的光波长决定（非散射光被吸收）。 如果物体以大致相等的强度散射所有波长，则它们会呈现白色。 如果它们吸收所有波长，则它们会显示为黑色
以不同效率镜面反射不同波长的光的不透明物体看起来像是由这些差异决定的颜色的镜子。 反射一部分撞击光并吸收其余部分的物体可能看起来很黑，但也可能具有微弱的反射性; 例子是用珐琅或漆层涂布的黑色物体。
透射光的物体是半透明的（散射透射光）或透明的（不散射透射光）。 如果它们也吸收（或反射）不同波长的光线，它们会呈现出由吸收（或反射）性质决定的颜色。
物体可以发出由激发电子产生的光，而不是仅仅反射或透射光。 在吸收其他频率的光（“荧光”或“磷光”）之后，或者如发光二极管或其他电子接触之后，由于化学反应（化学发光），可能由于升高的温度（白炽）光源。
总而言之，物体的颜色是其表面特性，透射特性和发射特性的复杂结果，所有这些都会影响离开物体表面的光线中的波长混合。 感知的颜色进一步受到环境照明的性质以及附近其他物体的颜色属性以及感知眼睛和大脑的其他特征的进一步限制。
知觉
色觉理论的发展
虽然亚里士多德和其他古代科学家已经写了光和色觉的本质，但直到现在 牛顿 光被认为是色觉的来源。 1810年，歌德发表了他全面的色彩理论，其中他将生理效应归因于现在被理解为心理学的色彩。
1801年，托马斯杨提出了他的三色理论，其基础是观察到任何颜色都可以与三盏灯的组合相匹配。 这个理论后来由James Clerk Maxwell和Hermann von Helmholtz完善。 正如赫尔姆霍茨所说，“的原则 牛顿 1856年麦克斯韦的实验证实了混合定律。年轻的色彩感觉理论，就像这位奇妙的调查人员在他的时代之前所做的那样，其他许多事物一直未被注意到，直到麦克斯韦专注于它。
与赫尔姆霍兹同时，埃瓦尔德赫林发展了对立过程的色彩理论，并指出色盲和残影通常出现在对手对（红绿，蓝橙，黄 – 紫和黑 – 白）中。 最终，这两种理论是在1957年由Hurvich和Jameson合成的，他表明视网膜加工符合三色理论，而在外侧膝状核水平上的加工符合对手理论。
1931年，一个名为国际照明委员会（CIE）的国际专家组开发了一种数学色彩模型，它绘制了可观察色彩的空间并为每个色彩分配了一组三个数字。
眼睛的颜色
人眼区分颜色的能力基于视网膜中不同细胞对不同波长的光的敏感性。 人类是三色的 – 视网膜包含三种颜色的受体细胞或锥体。 一种类型与另外两种相对不同，对感知为蓝色或蓝紫色的光响应最强，波长大约为450纳米; 这种类型的锥有时称为短波锥，S锥或蓝锥。 其他两种类型在基因和化学上密切相关：中波长锥，M锥或绿锥对被视为绿色的光最敏感，波长约540nm，而长波长锥，L锥或红锥，对光线最敏感，被认为是绿黄色，波长在570左右 纳米。
无论光的波长组成如何复杂，光线都会被减弱为三种颜色成分。 每个圆锥体类型都遵循单变量原理，即每个圆锥体的输出由所有波长上的光量决定。 对于视野中的每个位置，三种类型的锥体根据每个被刺激的程度产生三个信号。 这些刺激量有时被称为三刺激值。
作为波长的函数的响应曲线对于每种类型的锥体而变化。 由于曲线重叠，因此任何入射光线组合都不会出现一些三色刺激值。 例如，不可能只刺激中波长（所谓的“绿色”）锥体; 其他锥体将不可避免地在一定程度上受到刺激。 所有可能的三色值的集合决定了人类色彩空间。 据估计，人类可以区分大约1000万种不同的颜色。
眼睛中另一种类型的光敏细胞，即杆，具有不同的响应曲线。 在正常情况下，当光线足够亮以强烈刺激视锥时，视杆根本不起作用。 另一方面，在昏暗的光线下，锥体被刺激不足，仅留下来自杆的信号，导致无色响应。 （此外，棒状物对“红色”范围内的光几乎不敏感）。在某些中间照明条件下，棒状响应和弱锥状响应一起会导致颜色辨别不被锥状响应单独考虑。 这些效果结合在一起，也在Kruithof曲线中进行了总结，该曲线描述了随着温度和强度的变化，颜色感知和愉悦性的变化。
大脑中的颜色
显示了视觉背侧流（绿色）和腹侧流（紫色）。 腹侧流负责颜色感知。
虽然视网膜层面的色觉机制在三色刺激值方面有很好的描述，但该点之后的色彩处理的组织方式不同。 颜色视觉的主导理论提出，色彩信息通过三个相对过程或对手通道传输到眼睛外，每个通道都由锥体的原始输出构成：红 – 绿通道，蓝 – 黄通道和黑色 – 白色“亮度”频道。 这个理论得到了神经生物学的支持，并且说明了我们主观色彩体验的结构。 具体来说，它解释了为什么人类无法感知“红绿色”或“黄蓝色”，并且它预测色轮：它是两种颜色通道中的至少一个在其极值之一处测量值的颜色集合。
色彩感知的确切性质超出了已经描述的处理过程，事实上色彩作为感知世界的一个特征的状态，或者更确切地说是我们对世界认知的一种特征 – 一种特质 – 是一个复杂而持续的哲学问题争议。
非标准的颜色感知
颜色不足
如果一个人的颜色感应锥体的一种或多种类型缺少或比正常情况下对入射光的反应较差，那么该人可以区分较少的颜色，并且被认为是色彩不足或色盲（尽管后一个术语可能是误导性的;几乎所有颜色不足的人可以至少区分一些颜色）。 某些种类的颜色不足是由视网膜锥体的数量或性质异常引起的。 其他（如中央或皮质色盲）是由发生视觉处理的大脑部位的神经异常引起的。
Tetrachromacy
虽然大多数人类是三色的（有三种类型的颜色感受器），但是许多被称为四色素的动物有四种类型。 这些包括一些蜘蛛，大多数有袋动物，鸟类，爬行动物和许多鱼类。 其他物种只对两个颜色的轴敏感，或者根本看不到颜色; 这些分别被称为二色镜和单色镜。 区别在于视网膜四色（在视网膜的锥形细胞中具有四种色素，与三色素中的三种色素相比）和功能性四色（具有基于视网膜差异进行增强的色彩区分的能力）。 多达一半的女性是视网膜四色素：p.256当个体接受两个稍微不同的基因拷贝时，就会发生这种现象，这种拷贝是在X染色体上携带的中波长或长波长的锥体。 要有两个不同的基因，一个人必须有两个X染色体，这就是为什么这种现象只发生在女性身上。 有一篇学术报告证实了功能性四色素的存在。
联觉
在某些形式的联觉/意识形态中，感知字母和数字（字形颜色联觉）或听音乐声音（音乐颜色联觉）会导致看到颜色的不寻常的额外体验。 行为和功能神经影像学实验已经证明，这些颜色体验导致行为任务的变化并导致涉及颜色感知的大脑区域激活增加，从而证明了它们的现实性，并且与真实颜色感知相似，虽然通过非标准路线引起。
残影
暴露于其强度范围内的强光后，给定类型的光感受器会变得不敏感。 在光线停止后几秒钟，它们将继续以比其他方式更不强烈的信号。 在此期间观察到的颜色似乎缺乏由脱敏光感受器检测到的颜色成分。 这种效应是造成残影的现象的原因，在这种现象中，眼睛在离开它之后可能会继续看到一个明亮的人物，但是以互补的颜色。
包括文森特梵高在内的艺术家也利用残像效果。
颜色恒常性
当艺术家使用有限的调色板时，眼睛倾向于通过将任何灰色或中性色看作色轮中缺失的颜色来进行补偿。 例如，在由红色，黄色，黑色和白色组成的有限调色板中，黄色和黑色的混合物将以各种绿色出现，红色和黑色的混合物将以各种紫色出现，纯灰色将会出现看起来偏蓝。
当视觉系统处于固定的适应状态时，三色理论是严格正确的。 实际上，视觉系统不断适应环境的变化，比较场景中的各种颜色以减少照明的影响。 如果一个场景用一盏灯和另一盏灯照亮，只要光源之间的差异保持在合理的范围内，那么场景中的颜色对我们来说显得相对恒定。 这由埃德温·兰德在20世纪70年代研究，并引发了他关于颜色恒常性的retinex理论。
这两种现象都可以用现代颜色适应理论和颜色外观（例如CIECAM02，iCAM）进行解释和数学模拟。 没有必要忽视三色视觉理论，而是可以通过理解视觉系统如何适应观看环境的变化来增强它。
颜色命名
颜色以几种不同的方式变化，包括色调（红色，橙色，黄色，绿色，蓝色和紫色），饱和度，亮度和光泽。 某些颜色词源自该颜色对象的名称，如“橙色”或“鲑鱼”，而其他颜色词则是抽象的，如“红色”。
在1969年的研究基本色彩术语：它们的普遍性和演变中，布伦特柏林和保罗凯描述了一种命名“基本”色彩（如“红色”但不是“红橙色”或“深红色”或“血红色”这是红色的“阴影”）。 具有两个“基本”颜色名称的所有语言都将深色/冷色与亮/暖色区分开来。 接下来要区分的颜色通常是红色，然后是黄色或绿色。 具有六种“基本”颜色的所有语言包括黑色，白色，红色，绿色，蓝色和黄色。 模式可以包含十二种：黑色，灰色，白色，粉红色，红色，橙色，黄色，绿色，蓝色，紫色，棕色和天蓝色（与俄语和意大利语中的蓝色不同，但不是英语）。
协会
各种颜色有各种各样的文化协会，如国家色彩（一般在个别色彩文章和颜色象征主义中描述）。 色彩心理学领域试图确定色彩对人类情绪和活动的影响。 色光疗法是归因于各种东方传统的替代医学形式。 颜色在不同的国家和文化中有不同的关联。
已经证明不同的颜色对认知有影响。 例如，研究人员在 大学 的 林茨 在 奥地利 证明红色显着降低男性的认知功能。
光谱颜色和颜色再现
CIE 1931色空间色度图。 外部弯曲边界是光谱（或单色）轨迹，波长以纳米表示。 所描绘的颜色取决于您正在查看图像的设备的颜色空间，因此可能不是严格精确地表示特定位置的颜色，尤其不能用于单色。
大多数光源是各种波长的光的混合物。 许多此类光源仍然可以有效地产生光谱色彩，因为眼睛无法将其与单波长光源区分开来。 例如，大多数计算机显示器将光谱颜色橙色再现为红色和绿色光的组合; 它看起来是橙色的，因为红色和绿色以正确的比例混合在一起，以便眼睛的锥体响应他们对橙色光谱的反应。
理解非单色光源的感知颜色的有用概念是主波长，其识别产生与光源最相似的感觉的单一波长的光。 主波长大致类似于色相。
根据定义，许多色彩感觉不能由于去饱和或由于它们是紫色（来自光谱的相反端的红色和紫色光的混合物）而成为纯光谱色。 一些非光谱颜色的例子是无彩色（黑色，灰色和白色）以及诸如粉红色，棕褐色和洋红色等颜色。
对人眼中三种颜色受体具有相同效果的两种不同光谱将被视为相同颜色。 它们是这种颜色的变体。 这由荧光灯发出的白光来表示，它通常具有几个窄带的光谱，而日光具有连续的光谱。 虽然从物体反射的颜色可能看起来不同，但人眼无法通过查看光源来辨别这些光谱之间的差异。 （这通常被利用;例如，使水果或西红柿看起来更加强烈的红色。）
类似地，大多数人类色彩感知可以由三种称为初级色彩的混合物产生。 这用于在摄影，印刷，电视和其他媒体中再现彩色场景。 有三种方法或颜色空间用于指定三种特定原色的颜色。 每种方法都有其优点和缺点，具体取决于具体应用。
然而，没有混合颜色可以产生与光谱颜色完全相同的响应，尽管人们可以接近，特别是对于CIE 1931颜色空间色度图具有接近直边的较长波长。 例如，混合绿光（530nm）和蓝光（460nm）产生轻微去饱和的青色光，因为红色感受器对混合物中的绿色和蓝色光的响应比对混合物中的绿色和蓝色光的响应要大在485nm处具有与蓝色和绿色的混合物相同强度的纯蓝光。
因此，由于彩色打印系统中的原色通常本身不是纯粹的，所以再现的颜色永远不会是完全饱和的光谱色彩，因此光谱色彩不能准确匹配。 然而，自然场景很少包含完全饱和的颜色，因此这些场景通常可以通过这些系统很好地近似。 用给定的色彩再现系统可以再现的色彩范围称为色域。 CIE色度图可以用来描述色域。
彩色再现系统的另一个问题是与采集设备相连，如照相机或扫描仪。 器件中的颜色传感器的特性通常与人眼受体的特性相差甚远。 实际上，如果颜色的采集具有特殊的，通常非常“锯齿状”的光谱，例如由拍摄场景的异常光照引起，则采集颜色相对较差。 对于具有正常色觉的人“调谐”的色彩再现系统可能给其他观察者带来非常不准确的结果。
如果管理不当，不同设备的不同颜色响应可能会产生问题。 对于以数字形式存储和传输的颜色信息，颜色管理技术（例如基于ICC配置文件的颜色管理技术）可以帮助避免再现颜色的失真。 色彩管理不会规避特定输出设备的色域限制，但可以帮助找到输入色彩映射到可以复制的色域的良好映射。
添加剂着色
添加色是通过将两种或更多种不同颜色的光混合在一起而产生的光。 红色，绿色和蓝色是添加剂颜色系统（如投影仪和计算机终端）中常用的添加剂原色。
减色
减色法使用染料，墨水，颜料或过滤器来吸收一些波长的光，而不是其他光。 表面显示的颜色来自可见光谱中未被吸收并因此保持可见的部分。 如果没有颜料或染料，织物纤维，涂料基底和纸张通常由能够在各个方向上散射白光（所有颜色）的颗粒组成。 当添加颜料或墨水时，波长被白光吸收或“减去”，所以另一种颜色的光到达眼睛。
如果光线不是纯白色光源（几乎所有形式的人造光源），则所得光谱将显示稍微不同的颜色。 在蓝光下观看的红色油漆可能显示为黑色。 红漆是红色的，因为它只散射光谱中的红色组分。 如果红色油漆被蓝色光照亮，它将被红色油漆吸收，从而产生黑色物体的外观。
结构颜色
结构颜色是由干涉效应而不是由颜料引起的颜色。 当材料用精细的平行线刻划，由一个或多个平行薄层组成时，或在颜色波长的刻度上由微结构组成时，会产生颜色效果。 如果微结构随机分布，则较短波长的光将优先散射以产生廷德尔效应颜色：天空的蓝色（瑞利散射，由比光波长小得多的结构引起，在这种情况下是空气分子），光泽的蛋白石，以及人类虹膜的蓝色。 如果微结构在阵列中排列，例如CD中的凹坑阵列，则它们表现为衍射光栅：由于干涉现象，光栅反射不同方向的不同波长，将混合的“白”光分离成不同波长的光。 如果结构是一个或多个薄层，则它将反射一些波长并传输其他波长，这取决于层的厚度。
在薄膜光学领域研究结构颜色。 一个外行人的术语，特别描述最有序或最易变的结构色彩是彩虹色。 结构颜色是许多鸟类的羽毛（例如蓝色j）的蓝色和绿色以及某些蝴蝶翅膀和甲虫壳的原因。 由于反射颜色取决于视角，因此图案间距的变化通常会产生虹彩效果，如孔雀羽毛，肥皂泡，油膜和珍珠母。 许多科学家对蝴蝶翅膀和甲壳虫进行了研究，包括艾萨克牛顿和罗伯特胡克。 自1942年以来，电子显微照相技术一直被用于推动开发利用结构色彩的产品，如“光子”化妆品。