自从艾萨克·牛顿在色散实验中得到光谱后，把可视光谱的两端进行了闭合，就形成了最早的色相环。环形的中心呈白色，这是因为所有的色彩都被粘连在了一起。这是最早的、科学的色彩理论——色轮。并且画了一张简单的线描色相环图表，发表在他的光学论文中（图5-1）。这是根据人类社会的生产需求，色相最早被制作成的图表。作为对不同色相色彩之间关系一种较为准确的解释，这一理论至今还在被美学理论家广泛引用。
日常生活中，人们习惯使用口头语言或文字来表达色彩。谈及色彩时，会发现语言有局限性，通常人们都是用笼统的、印象的、象征的、模糊的或随意的名称来描述或命名各种各样的色彩，对色彩的认知与分辨要求也比较低，如奶白、蜡黄、火红、鲜红、天蓝、茶色、叶绿、茄子色、豆沙色、栗色、咖啡色、卡其色、藏青色等。这样的描述比较形象与概括，也比较容易记忆与交流，能够给人留下深刻印象。
图5-1 牛顿著作中的线描色相环
用自然界景物命名色彩的方法，叫自然色命名法。这样的命名是感性与笼统的，给人们正确地、精确地、专业地表达色彩名称带来了困难，给人与人之间用色彩交流带来了困难，也给不同行业之间对色彩准确与规范地使用带来了困难。人能够辨别无数的不同的色彩，而如何给色彩科学命名成为一个问题。
色彩体系是将色彩按照不同的属性，有秩序地进行整理与分类，而组成的色彩体系。色彩体系的建立，对于研究色彩的标准化、科学化与系统化，以及实际应用，都具有极其重要的价值。它使人们能更准确地理解色彩与色彩分类，以及色彩和谐与色彩相互关系。1766年，英国摩西哈里斯《色彩的自然系统》中所绘制的色轮表，是早期彩色的色彩理论图表（图5-2）。
随着社会快速发展与社会需求快速增长，尤其工业化以后的生产需求，现代工业化社会生产分工与分支越来越细，越来越专业，人们想要明确和明白色彩之间的关系与相互作用，不受人的主观影响，也不受时间与空间因素的影响，能更完善地表达、交流与使用色彩。出于这种需求，科学家与艺术家经历了很长时间，在色彩理论方面进行探索与研究，使之不断完善，逐渐地建立起色彩系统。
为了更准确地表达色彩与使用色彩，利用现代自然科学的一些原理，用规范的定义和符号表示颜色的方法叫系统化命名法，也叫表色系统法。它把色彩按照一定的规律整理成体系，这种整理后的色彩体系叫表色系统。目前，已经有20多种表色系统，如RGB表色系统、CIE表色系统、XYZ表色系统、Lab表色系统等。
图5-2 摩西哈里斯的色轮表
建立一套准确表示颜色的表色系统，色彩的归纳与排列不是按色彩名称而是用一系列的数字和符号来准确表示。不同颜色的数值是不同的，它具有把所有的色彩准确表达，而且帮助人们更方便与更容易地选择颜色，以及轻松得到调和的配方。
色彩系统目的有两个：①对每一个色彩做客观的辨认与鉴定；②要指明由哪些颜色混合在一起可以达到和谐与统一。色彩系统不仅客观地描述与识别色彩，还具备了标准与准确地传达与传播色彩的功能。因此，很多国家都建立了自己的色彩系统，其中比较完善的是国际照明委员会的CIE色度学系统和美国孟塞尔表色系统（图5-3）。
在表色系统中，根据色光混合规律进行研究的叫混色系统，对应的模型叫色空间。在基础研究方面，用得比较多的混色系统是CIE 1931 XYZ色度系统。根据物体表面色彩面貌进行研究的系统，叫显色系统。这种体系借助三维空间形式来表现，叫“色立体”。为了方便研究色彩，色彩学家都试图建立一种图表或模型，将所有的色彩归纳起来。因此，就产生了色立体、色带与色环等色彩图表概念。
图5-3 孟塞尔色立体
1 色立体
色彩学家以客观的分类方法，把色彩关系及其变化进行了规范化、标准化与科学化。通过色彩的色相、明度、饱和度三种属性来描述人感知到的色彩，找出配色方法，使色彩的使用与搭配达到科学化。任何二维模型都不能完整地体现色彩系统，以及将色彩汇集，并且在其中找到任意色块或色样的模型。它必须是三维的色彩立体模型，经过反复研究，逐渐形成具有三维关系的立体模型，由此产生色立体。
色立体是把色彩三要素用三维立体关系表示的色彩模型。模型将每一种色彩和其他色彩按一定的关系组织在一起，通过色相、明度与饱和度三个方面的极差，从任意一种色彩进行过渡与移动，寻找到另一种色彩。以地球仪为模型的色球体（图5-4）是最早来描述这种色彩体系的。这是最简洁的方法。以地球仪模型为蓝本，将色立体比拟成地球仪的外形，色彩关系用这样的位置和结构来呈现，它以色相环为赤道圆周，色球体的中心轴是黑白渐变灰度色阶，北极是白色，南极是黑色。由色阶轴线向外到球体表面表示色彩饱和度，无彩色系在球体中心，饱和度高的颜色依次延伸到球体表面。
色立体最早出现在1772年，兰姆贝特创作出色彩角锥模型体。色立体有著名的菲利普·奥托·龙格色球体、孟塞尔色立体、奥斯特瓦尔德色立体等。
图5-4 艺术家Eva Bodinet的作品《色彩地球仪》
（1）龙格色球体
德国菲利普·奥托·龙格在1810年发表了《来自色彩球体的色彩球》，书中的色彩图解球体模型叫作菲利普·奥托·龙格色球体（图5-5）。它以颜料混合为基础，上面两个视图是球体外观，下面两个视图是球体的剖面，左边是球体的横剖面，右边是球体的纵剖面。由蓝、黄、红、白、黑五种要素混合后的色彩全部包含在这个模型中。这个模型能够更正确和更完整地将整个色彩系统再现出来。
龙格色立体为以后的色彩模型设定了一种三维立体图表形式。虽然它不能表示很多颜色，但是这种图表形式包含原色、间色、复色与补色，以后的色立体模型与它基本保持一致。此后的色彩系统对原色和补色进行提升，并做出了细致的阐述。因此，球体模型应该是一种普遍适用的色彩模型。
图5-5 德国菲利普·奥托·龙格色球体
（2）孟塞尔色立体
孟塞尔色立体是由美国教育家、画家、色彩学家阿尔伯特·孟塞尔，在20世纪初期创立的色彩系统。1915年，孟塞尔设计了这个模型，看上去基本上是一个球体，也称为“色彩树”（图5-6）。孟塞尔色立体是最早的与最基础的色彩体系，是美国国家官方颜色描述系统，并成为国际上色彩分类和标注使用最广泛的色彩系统。
图5-6 孟塞尔色立体
孟塞尔色立体系统是通过心理学角度，根据颜色的视知觉特点，制定了色彩空间里的色样系统，用一个三维球体模型，将各种色彩从色相、饱和度与明度三个维度来描述色彩。在模型中，每一个位置代表一个特定的色彩，给以标号，以视觉特性来制定色彩分类和标定系统。孟塞尔用色度来形容色彩的鲜艳程度，色度等级依次从无彩色排列到纯色或饱和色，在色彩系统中看到不同颜色的不同色度，不同的颜色有不同的饱和度范围，这会导致系统的不对称性。
孟塞尔将等分可视级差作为色彩系统的原则，孟塞尔色立体以五原色红、黄、绿、蓝、紫为基础色相，中间加入黄红、黄绿、蓝绿、蓝紫、红紫5种过渡色相，构成10种色相为基本主色，也叫十色调。以顺时针为排列顺序，又把每个色相分成100个等级，色相总数为100个色块的色相环，垂直轴无彩色，白在上，黑在下，分为11个明度等级。它提供两套样品，其中一套有1450块颜色，附有37块中性灰色。
（3）奥斯特瓦尔德色立体
奥斯特瓦尔德色立体是由德国科学家、化学家、伟大的色彩学家，诺贝尔奖获得者奥斯特瓦尔德在1921年创立的（图5-7）。它是一个以龙格的模型为基础，加以改进的双圆锥体色彩模型。奥斯特瓦尔德以色彩的知觉为基础，把色彩分为有关的色彩与无关的色彩。有关的色彩包括所有物体的表面色以及与物体有关的环境色，包括黑色与白色。奥斯特瓦尔德色立体的色相环是以赫林的心理四原色黄、蓝、红、绿为基础，以四原色学说为依据，由24色组成，在一个圆形内，以红、黄、绿、蓝为基本色，安排在圆周的四个等分点上。在此基础上，每两个色彩之间分别扩展出橙、黄绿、蓝绿、紫4个间色，形成红、橙、黄、黄绿、绿、蓝、蓝绿、紫8个基本色环，然后再将这8个基本色相每种扩展出2个过渡色相，便形成一个24色的色相环。在这个平面的色相环上，加入明度和饱和度的变化，便构成一个双圆锥体的色立体，而不是球体。色相环位于圆周上，色立体的中轴是非色彩明度级差，轴的顶部是白色，底部为黑色，色相环的纯色位于双圆锥体的表面，并进行明度变化，由圆周到顶部明度依次增高，变为浅色，向下明度依次降低，变为暗色。系统对称是奥斯特瓦尔德色立体的一个特点。(www.xing528.com)
图5-7 奥斯特瓦尔德色立体
（4）CIE色度学系统
CIE色度学系统也叫国际照明委员会，用于光源的比较和参考，一直沿用至今。这个系统以光的原色为基础，色度图用于阐述这个系统，它采用二维坐标的形式显示这三个色光变量。色度图用波长的长短来划分色度。CIE色度学系统在显示不同光源的色彩变化方面非常有用。
（5）日本PCCS色立体
日本PCCS色立体是日本色彩研究所研制的，构建方式与孟塞尔色彩体系相似。它最大的特点是加入色调的概念，进而在色彩体系中组建各种不同的色调系列。这种方式注重色彩在具体设计中的运用，作为一种配色工具来使用。
2 色带与色环
（1）色带
不同的色块按某同一种特性，如色相、明度、饱和度与色性等，依次排列而成的带状色彩图表，称为色带，如十二色相带状图表、黑白明度带状图表、灰底上的红色饱和度带状图表（图5-8）。
（2）色环
将色带首尾相连，再推平成圆环，把色彩排列成一个闭合的圆形色彩图表，称为色环，如图5-9所示。
色彩学的历史上，习惯将颜色排列成一个闭合的圆。圆形具有完整性和对称性，这是一个传统的用来表达各个色彩序列关系的方法，如光谱中渐变的色彩，首尾相接成光谱圆环，有助于表现各个色相之间的关系，用于研究色彩序列，以及相互之间关系的规律。解释色彩关系简单易懂的形式就是色相环，所有衍生出来的色相环都是采用这种基本色相序列，如图5-10所示。
图5-8 带状图表
图5-9 色相带状色环
以色光或颜料原色为基础的色相环实用价值很高，在色相环中，可以画出很多个色彩任意构成的三角形，只有一个等边三角形对应的色彩是红、黄、蓝三原色。色相环中显示颜色互相混合与相互作用，色彩模型与真实情况相一致。最著名色相环是牛顿色相环与约翰尼斯·伊顿色相环（图5-11）。
图5-10 色相环
图5-11 约翰尼斯·伊顿色相环
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