设计色彩学：赫林学说及其应用

1878年德国的生理学家赫林（E.Hering）根据他的研究实验观察发现，红—绿、黄—蓝、白—黑是呈现对立关系的色彩现象，也就是说找不到一种看起来是偏绿的红或偏黄的蓝，即使是红和绿混合或黄和蓝混合，也得不出其他颜色，只能得到灰色或白色。所以赫林提出了“对立色理论”学说（Opponent Colors Theory；Opponent Process Theory），赫林以对颜色的观察结果为出发点，思考建立色觉模型有如下的三点结论。

（1）他假设光谱色中只有红、黄、绿、蓝四种基本色，所以常称这一学说为四色学说。

（2）他假设在视觉机构中的感光细胞存在三种对立视素：红—绿视素、黄—蓝视素、白—黑视素，这三种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。如表3.1所示：白—黑视素被破坏，破坏的过程引起神经冲动产生白色的感觉；而无光刺激时，白—黑视素便重新建设起来，建设的过程引起的神经冲动产生黑色的感觉。对于红—绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用。对于黄—蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。所以，从色相成分上讲，红与绿、黄与蓝不能同时存在，即某种混合色相中有红则不能有绿，有黄则不能有蓝，反之亦然。也就是说红与绿是对立排斥的，黄与蓝是对立排斥的。因此，赫林学说也有时被称为颉颃说。

表3.1　赫林学说中各视素对红、绿、黄、蓝、黑和白色敏感后的感觉

图3.5是赫林学说的相反色光谱响应曲线图。其中R1、G和R2是一条曲线（红—绿曲线），R1、R2与G色相相反；Y与B是一条曲线（黄—蓝曲线），Y与B色相相反。图中的横坐标以上是破坏作用，横坐标以下是建设作用。R1—G—R2曲线代表红—绿视素的代谢作用；Y—B曲线代表黄—蓝视素的代谢作用；虚线代表白—黑视素的代谢作用，也是V（λ）曲线，即明视觉的光谱光视效率曲线，它表示人眼能感受到光谱色的明度，它在黄绿处最高，表明黄绿处是光谱色中最明亮的颜色。图3.5的横坐标代表从700 nm到400 nm的可见光波段，从图中可以看出：波长为700 nm处仅有R1曲线，Y曲线=0，此时人眼感觉为红色，波长逐渐减小时，为红、黄共存区，开始R1＞Y，为红橙色；随着波长的再减小，当Y＞R1时则为黄橙色。到570 nm左右，R1=0，G=0，只有Y，为黄色。过了此点，为黄、绿共存区，此时的色感觉为黄绿色。到Y=0的500 nm处，为绿色，以后逐渐变为蓝、绿共存区，总的色感觉为青色。青色波段很窄，在470 nm处，绿色为0，总的色感觉为蓝色。过了470 nm以后，很快就变化为B、R2共存区，为紫色。

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图3.5　Hering对立色光谱响应曲线

（3）各种颜色都有一定的亮度，也就是说都会引起白—黑视素的活动。

对立学说能很好地解释各种颜色感觉和颜色混合现象。当两种颜色为补色时，混合得到白色，这是由于两种色之所以为补色，它们中的各种色彩成分必然分别为一一对应的对立色素，引起的各视素对的敏感过程必然都是两种对立过程形成平衡的结果，故不产生与任何视素有关的色彩视觉，即，红—绿、黄—蓝视素的对立过程都达到平衡。但是，从图3.5也可以看到，代表白—黑视素的代谢作用的虚线是横跨所有的可见光范围，这说明所有的色光中都会引起白—黑视素活动，因而引起白色或灰色的感觉。

色盲是由于缺乏一对视素或两对视素的结果。如果缺乏红—绿视素，是红绿色盲，如果两对彩色视素均不存在，则是全色盲。在赫林学说中，色盲现象是因为人眼的某一对（红—绿或黄—蓝）或两对对立色反应作用过程无法进行所造成，所以色盲常常成对出现，即色盲通常是红—绿色盲或者是黄—蓝色盲，而两对的对立色反应作用过程无法进行时，则产生全色盲现象，此论点解释了先前色彩视觉理论中三色学说无法说明的色盲现象。

赫林的“对立色理论”学说的提出，也解释了负后像现象，当某一色彩刺激停止时，与该色彩相关视素的对立过程开始活动，因而产生该色的对立色，即补色。

同样，用三色学说是难以解释为什么任何色彩总存在一个与之截然相反的补色。而“对立色理论”学说则表明，任何色觉皆决定于三组对立颜色的响应，其中白—黑响应值决定它的亮度，而红—绿与蓝—黄两组对立颜色响应值的组合则决定其色彩色相。在赫林的学说中，视素的破坏和建设是一对既相互对立又相互依存的两个过程，这两个过程给出的视觉感受色分别为相互对应的颜色—补色，因此，在赫林的学说中，任何一个色彩当然都能找到一个补色了。

虽然如此，赫林学说也有其缺点，就是对于红、绿、蓝三原色能够产生所有光谱色彩的现象无法得到满意的解释。但是无论如何，赫林所提的“对立色理论”学说，在近年的色度学理论中是一相当重要的学说，最明显的例子就是国际照明委员会的Lab、Luv 等颜色空间坐标系都是应用赫林所提的对立色—红—绿、黄—蓝、白—黑三个坐标所组成，所以赫林的这一色彩视觉理论对于近代色度学来说也是相当重要的基础理论。