人能够看到的颜色有100多种，包括红、橙、黄、绿、蓝、紫，以及相邻两色之间的中间色。人眼能区别出光谱上494纳米的青色和585纳米的黄色的微小变化，但对紫端和红端的变化却很难觉察出来。

颜色包括彩色和非彩色。非彩色只有明度的差别；彩色则有色调、饱和度和明度3种特性。色调取决于光的波长，饱和度取决于掺入彩色中的灰的多少，明度取决于光的强度。用一个纺锤体可以说明颜色3个基本特性的相互关系（图1）。每一个颜色都在其中占据一个位置。

图1 颜色立体

人眼视网膜上的视锥细胞能分辨颜色，视杆细胞不能分辨颜色。只有视杆细胞或视锥细胞很少的动物，如狗、猫、鼠、猫头鹰、猪等没有颜色视觉；白天活动的鸟、爬行动物、多刺鱼类、昆虫都有色觉。类人猿具有与人一样的色觉。由于视锥细胞主要分布在视网膜中央，视杆细胞多分布在边缘部位，因此有正常色觉的人，在视网膜中央部位能分辨各种颜色，但向边缘部位过渡时，由于视锥细胞减少，辨别颜色的能力便逐渐减弱。人的视网膜能够感受颜色的区域因颜色而不同，白色最宽，然后依次是蓝色和黄色，红色和绿色最窄（图2）。

图2 视网膜的颜色区（右眼）

几种色光同时作用于视网膜同一区域或不同色彩的颜料混合作用引起的颜色视觉变化现象。（见颜色混合）

在视野中，相邻区域不同颜色的相互影响称为颜色对比。同样一种颜色，放在暗背景上看起来觉得明亮些，而放在亮背景上则显得暗些，这是明度对比的结果。两块绿色纸片，一块放在蓝色背景上，一块放在黄色背景上，放在黄色背景上的纸片带上了蓝色，放在蓝色背景上的纸片带上了黄色，这是色调对比的结果。一种颜色与背景色之间的对比，通常都是从背景中诱导出一个补色，黄和蓝是互补色，因此放在蓝色背景上的绿色纸片带上了黄色。

辨色能力的缺陷称为色觉异常。按其程度可分为色弱、部分色盲和全色盲。色弱者虽然能看到各种颜色，但其感受性很低。部分色盲者只能看到光谱上的一部分颜色。常见的是红绿色盲，即能看到光谱上的黄和蓝，而把红和绿看成是不同明度的灰。蓝黄色盲只有红、绿色感觉，这种色盲比较少见。全色盲者只有明暗的感觉，丧失了对任何颜色的辨别能力。检查色觉异常采用的是明度相同而色调不同的图片，色觉正常者能分辨出图案，色觉异常者却不能从背景中分辨出图案来（图3）。色盲多是先天的，跟X染色体上的基因有关，一般是隔代遗传，色盲者多为男性。男性的色盲基因通过女儿传给外孙，导致外孙色盲；但是女儿不是色盲，仅是基因传递者。只有当女性的外祖父和父亲都是色盲时，女性才是色盲。后天的原因，如脑损伤、药品中毒以及维生素缺乏等也会造成色盲。

图3 色盲检查图案

解释颜色视觉的理论主要有杨-亥姆霍兹三色说和E.黑林的拮抗加工理论（四色说）。三色说认为，视网膜上有3种神经纤维，它们的兴奋分别会产生红、绿、蓝的颜色感觉。某一波长光的刺激会引起3种神经纤维各不相同的兴奋，综合起来就是人们看到的颜色。如果3种神经纤维产生的兴奋相同，就会引起白色的感觉。四色说认为人类视觉系统包含3对兴奋-抑制对立（拮抗）的组合：红与绿，黄与蓝，黑与白。每对对立组合中的两个颜色通过神经抑制实现拮抗，即被红光刺激激活的细胞会被绿光刺激抑制，而被蓝光刺激激活的细胞会被黄光刺激抑制。神经生理学研究证明，在视网膜上确实有3种感色的视锥细胞，它们分别对红、绿、蓝色比较敏感。不同波长的光会造成3种视锥细胞不同强度的反应，它们各自兴奋的比例决定了人们看到的是什么颜色。研究还发现，视网膜神经节和外侧膝状核中确实区分出一种对白光反应和4种对颜色有拮抗作用的细胞。于是两种学说都得到研究结果的支持，它们分别解释了人的颜色视觉的不同阶段：三色说解释了光在视网膜上的作用，四色说描述了颜色视觉信号从视网膜传导到大脑的过程。