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人类和某些动物感知一个物体的颜色是由物体反射光的性质决定的。光的特性是彩色科学的核心。如果光是无色的（缺乏颜色），那么它的属性仅仅只是亮度或数值。无色光是观察者在黑白电视上看到的光，而灰度仅提供了一个亮度的标量度量，它的范围是从黑色到灰色最终到白色。
对于一个物体反射的光，如果在所有可见光波长范围内是平衡的，那么对观察者来说，这个物体显示为白色。然而，如果一个物体反射有限的可见光谱，那么这个物体将呈现某种颜色。例如，绿色物体主要反射波长范围为500～570nm的光，吸收其他波长光的多数能量。
人眼中的锥状细胞是负责彩色视觉的传感器，可分为3类，分别对应红色、绿色和蓝色。大约65%的锥状细胞对红色光敏感，33%对绿色光敏感，只有2%对蓝色光敏感。图2-16所示为人眼中红色、绿色和蓝色锥状细胞对可见光的吸收曲线。
图2-16 人眼中红色、绿色、蓝色锥状细胞对可见光的吸收曲线
根据人眼对光的吸收特性，人们所看到的彩色就是红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色的各种组合。国际照明委员会于1931年对三原色波长值进行了标准化，即红色光波长为700nm，绿色光波长为546.1nm，蓝色光波长为435.8nm。应该注意的是，原色并不意味着3个固定的标准化 R 、 G 、 B 分量单独作用就能产生所有光谱，3个固定标准原色以各种强度比混合在一起时可以产生所有可见彩色的这一说法是错误的，只有波长允许变化，才能产生所有可见彩色，而在这种情况下将不再有3个固定的标准原色。
原色相加可以产生二次色，如红色加蓝色产生深红色，绿色加蓝色产生青色，红色加绿色产生黄色，如图2-17所示。需要注意的是，颜料的原色与光的原色有所区别，颜料的原色定义为减去或吸收光的一种原色，并反射或传输另外两种原色，因此，颜料的原色和二次色与光相反。
图2-17 光和颜料的原色与二次色
通常用于区别不同颜色特性的是亮度、色调和饱和度。亮度表示无色的强度概念。色调指的是光波混合中与主波长有关的属性，表示观察者感知的主要颜色。当我们说一个物体为橙色时，指的是其色调。饱和度指的是相对纯净度，或者说一种颜色混合白光的数量。纯谱色是全饱和的，但是，如深红色（红色加蓝色）和淡紫色（紫色加白色）这样的彩色是欠饱和的。饱和度与所混合白光的数量成反比。色调和饱和度一起称为色度，因此，颜色可用其亮度和色度来表征。形成任何特殊彩色的红色、绿色、蓝色的数量称为三色值，并分别表示为 R 、 G 、 B 。这样，一种颜色可由其三色值定义为
（2-10）
由式（2-10）可得
r + g + b =1
（2-11）