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用来解释色觉现象及其机制的理论。
(1)三色说(trichromatic theory)。英国科学家托马斯·扬于1802年提出。
观点:他假定,在人的网膜中,有三种不同的感受器。每种感受器只对光谱的一个特殊成分敏感。当它们分别受到不同波长的光刺激时,就产生不同的颜色经验-红、绿、蓝。1856年,赫尔姆霍茨放弃了一种感受器只对一种波长敏感的看法,认为每种感受器都对各种波长的光有反应。但红色感受器对长波更敏感;绿色感受器对中波更敏感;蓝色感受器对短波更敏感。因此,当光刺激作用于眼睛时,将在三种感受器中引起不同程度的兴奋。各种颜色经验是由不同感受器按相应的比例活动而产生的。
不足:它不能解释红绿色盲。
(2)对立过程理论
1874年,黑林提出了四色说,这是对立过程理论的前身。
黑林认为,视网膜存在着三对视素:黑-白视素,红-绿视素,黄-蓝视素。它们在光刺激的作用下表现为对抗的过程,黑林称之为同化作用和异化作用。例如,在光刺激时,黑-白视素异化,产生白色经验;在没有光刺激时,黑-白视素同化,产生黑色经验。同样的道理,在红光刺激下,红-绿视素异化,产生红色经验;在绿光刺激下,红-绿视素同化,产生绿色经验。在黄光作用下,黄-蓝视素异化,产生黄色经验;在蓝光作用下,黄-蓝视素同化,产生蓝色经验。
赫尔维奇和詹米逊(1958)用心理物理学方法,证实了黑林的对立作用理论。他们假定了一种神经装置,用来解释按三色方式编码的网膜信息怎样传递给中枢的对立色系统(图3-20)。
图上的三个圆圈代表网膜上红、绿、蓝三种锥体细胞,它们分别对长波、中波和短波敏感。在视觉系统的高级水平上,存在着三种对立细胞,如黑-白、红-绿、黄-蓝细胞。每种感受器都有三种输出,它们分别和三种对立细胞相联系。其中有的输出是兴奋的,有的是抑制的。例如,红色感受器能使黄-蓝和红-绿对抗单元产生兴奋,而绿色感受器的输出,使黄-蓝兴奋,红-绿抑制。蓝色感受器的输出,使红-绿兴奋,黄-蓝抑制。
在三种对立细胞中,红-绿和黄-蓝细胞与颜色编码有关,而黑-白细胞与明度有关。后者是由于三种锥体细胞输出的累积作用而出现兴奋的。
从50年代末以来,生理学家还先后在动物的视神经节细胞和外侧膝状体细胞内,发现了编码颜色信息的对立机制。例如,德瓦洛伊的发现。
总之,有理由相信,在视网膜上存在的三种锥体细胞,分别对不同波长的光敏感。在网膜水平上,色觉是按三色理论提供的原理产生的。而在视觉系统更高级的水平上,存在着功能颉抗的细胞,颜色的信息加工表现为对抗的过程。
(三)视觉中的空间因素
:视觉对比是由光刺激在空间上的不同分布引起的视觉经验。可分成明暗对比与颜色对比两种。
明暗对比:是由光强在空间上的不同分布造成的。例如,在白色背景上放一个黑色正方形,由于视野的不同区域的反射系数不同,因而形成黑白的对比。
意义:我们能够看清物体的轮廓或能够区别它们,正是由于物体的明度间存在着对比。漆黑一团的房间内,伸手不见五指,是由于对比消失的结果。

颜色也有对比效应。一个物体的颜色会受到它周围物体颜色的影响而发生色调的变化。对比使物体的色调向着背景颜色的补色的方向变化。

马赫带是指人们在明暗交界的边界上,常常在亮区看到一条更亮的光带,而在暗区看到一条更暗的线条。从刺激物的能量分布来说,亮区的明亮部分与暗区的黑暗部分,在刺激的强度上和该区的其它部分相同,而我们看到的明暗分布在边界处却出现了起伏现象。可见,马赫带不是由于刺激能量的实际分布,而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。