Среди всех цветов особое место занимают ахромати­ческие цвета. К ним относится белый, черный и все серые тона, начиная от более светлых и кончая самыми темными. При этом истинно ахроматическим, серым или нейтральным серым тоном будет такой серый, который получается при ослаблении яркости белого цвета, без всякого изменения его спектрального состава.
В противоположность ахроматическим цветам все цвета, обладающие более или менее выраженным цветным оттен­ком, называются хроматическими цветами.
Хроматические цвета отличаются друг от друга своей цветностью: желтые, красные, синие и др. Это качество хроматического цвета носит название цветового тона.

Цветовое ощущение возникает в нашем глазу при по­падании в него света.
Свет, как известно, представляет собой один из видов электромагнитных колебаний (волн), к которым относятся также радиоволны, тепловые (инфра-красные) лучи, рентге­новы лучи и т. п.
Электромагнитные волны характеризуются двумя пара­метрами: длиной волны, т. е. расстоянием между двумя максимальными значениями электромагнитной энергии (гребнем волн) и энергией (интенсивностью) излучения. Длина волн измеряется в миллимикронах, т. е. в миллион­ных долях миллиметра.
Наш глаз чувствителен только к весьма малой области электромагнитных колебаний, охватывающей колебания с длиной волны, примерно, от 380 до 760 тр. Световые волны, лежащие в этих пределах, действуя на наш глаз, вызывают
Ощущение цвета. Электромагнитные колебания этих длин волн носят название видимого света. В дальнейшем видимый свет мы будем для краткости называть термином „свет".

Сложный свет представляет собой смесь колебаний раз­личной длины волны, т. е. смесь монохроматических лучей.
Поэтомухарактеристика слож­ного света может быть дана, если указать состав и отно­сительные количества образу­ющих его отдельных монохро­матических лучей. Измерения такого рода могут быть вы­полнены с помощью так назы­ваемых спектрофотометров, в которых исследуемый свет разлагается в спектр и опре­деляется относительная интен­сивность отдельных монохро­матических лучей. Результаты этих измерений показывают нам, как распределяется све­товая энергия между различ­ными монохроматическими колебаниями в спектре исследуе­мого света. Нанеся эти данные на график, получим кривую спектрального распределения энергии исследуемого света.

Различные монохроматические излучения производят на глаз качественно различные впечатления (цвет). Сложные излучения, состоящие из смеси монохроматических излу­чений, также дают ощущение цвета. Основной задачей на­уки о цвете и является установление связи между спект­ральным составом излучаемого света и тем цветовым ощу­щением, которое им вызывается.
С чисто физической стороны каждое сложное излуче­ние полностью определяется спектральной кривой распре­деления энергии. Два световых потока, имеющие одинако­вое распределение энергии, будут с точки зрения физики совершенно одинаковыми. Они будут вызывать в одинако­вых условиях совершенно одинаковые физические или хи­мические явления и для нашего глаза будут казаться при одинаковых условиях вполне тождественными по цвету. Поэтому, зная состав света, т. е. зная его спектральное распределение энергии, мы всегда сможем при нормальных условиях видения однозначно характеризовать его цвет.

В основе учения о цветовых ощущениях лежат опыты по смешению цветов, т. е. искусственному составлению сложного цвета из отдельных монохроматических лучей или же из сложных излучений того или иного цвета.
В этой главе мы будем рассматривать только такой случай смешения, когда смешиваемые световые потоки по­падают в наш глаз независимо друг от друга (оптическое смешение).
Опыты по смешению монохроматических спектральных лучей показывают, что при смешении в разных пропорциях лучей, находящихся в спектре недалеко друг от друга, получаются цвета, имеющие одинаковый цветовой тон с лучами, лежащими в спектре между смешиваемыми, но менее насыщенные по сравнению со спектральными. При этом можно воспроизвести полностью все цвета промежу­точных цветовых тонов и никаких новых цветовых тонов, не имеющихся в данном отрезке спектра, не получится. Лишь при смешении лучей, лежащих в противоположных концах спектра (красные и фиолетовые), получаются так называе­мые пурпурные (малиновые) цвета, не представленные в спектре.

На этом и основана почти общепринятая ныне трех-компонентная теория цветного зрения, или, как ее обыкно­венно называют, трехцветная теория зрения. Она была впервые сформулирована почти одновременно и независимо друг от друга Вюншем иТомасом Юнгом, который в 1802 г. в своем докладе Королевскому обществу в Лондоне изло­жил ее основные принципы. „Мало вероятно,— писал Юнг,— что для каждой длины волны попадающего в наш глаз света имеется особый воспринимающий аппарат. Необхо­димо предположить, что число этих воспринимающих аппаратов ограничено, например, числом трех основных цветов".
Высказанная Юнгом гипотеза была разработана Гельм-гольцем и Максвеллом в 1855 г. Последний в 1859—1861 гг. произвел свой знаменитый опыт первого воспроизведения цвета смешением трех основных с помощью фотографии и поэтому справедливо считается отцом цветной фотографии.

Путем весьма сложных опытов ряду исследователей (Кёниг и Дитеричи, Айве, Н. Т. и В. И. Федоровы и др.) удалось установить степень возбуждения этих нервов монохроматическими лучами различной длины волны,т. е. другими словами определить их спектральную чувстви­тельность.
Эти данные интерпретируются в виде так называемых кривых основных ощущений и представлены на рис. 3.
Ординаты этих кривых пропорциональны раздражениям, которые вызываются в соответствующих нервных центрах лучами разных длин волн, содержащимися в спектре днев­ного света. В некоторых случаях более удобным оказывается видоизменись эти кривые таким образом, чтобы их ординаты давали бы долю (в процентах) участия каждого из центров в общем возбуждении, вызванном данной длиной волны.

Трехцветная теория должна объяснить нам тот факт, что белый дневной свет, который, как мы знаем из опытов ,с призмой, состоит из смеси всех спектральный цветов, производит ощущение белого цвета. Согласно трехцветной теории зрения мы получаем ощущение ахроматического цвета — белого или серого — всякий раз, когда раздражения всех трех центров одинаковы.
Хроматические цветные ощущения получаются лишь тогда, когда один или два центра раздражены сильнее, чем остальные. От величины этого перевеса в раздражении зависит степень отличия хроматического цвета от ахрома­тического. Чем перевес меньше, тем цвет ближе к ахро­матическому, чем он больше, тем цветовой оттенок более выражен. Монохроматический свет, состоящий из коле­баний только одной длины волны, представляет собой, оче­видно, наиболее чистый насыщенный цвет, который мы можем получить. Однако такие насыщенные цвета встре­чаются только в виде спектральных и обычно в природе не наблюдаются. С другой стороны, имеется ряд таких цветов, которые отсутствуют в спектре. Таковы все ахро­матические цвета, пурпурные (красно-фиолетовые)и много­численные малонасыщенные (белесоватые или сероватые) цвета.

Все тела природы мы можем разделить на две большие группы: тела самосветящиеся или источники света и тела несамосветящиеся, которые только отражают или пропу­скают через себя падающий на них свет. К этой группе принадлежит подавляющее большинство видимых нами тел.
Самосветящиеся тела являются источниками света и испускают свет того или иного состава.

Рассмотрим теперь подробнее влияние селективного поглощения отдельных более или менее широких участков спектра на окраску поглощающих свет предметов.
Пусть наша среда (скажем, цветное стекло) полностью поглощает всю фиолетовую часть спектра с длинами волн от 400 до 440, пропуская все остальные лучи без изме­нения. Мы го­ворим в таком случае   о   по­лосе  поглоще­ния шириной в 40, лежащей в   фиолетовой части спектра. Окраска света, прошед­шего через та­кое стекло, составится в ре­зультате опти­ческого смеше­ния всех лучей, кроме погло­щенных, т. е. красных, зеленых и частично синих. Как легко видеть, цвет этой смеси будет дополнительным к цвету, соответствующему полосе поглощения, т. е. лимонно-желтым (дополнительный фиолетовому).

Явления поглощения света играют доминирующую роль и в случае непрозрачных тел. Однако здесь они несколько усложняются наличием отражения и рассеяния света.
Как известно, луч света, поступающий из одной среды в другую (из воздуха в стекло), испытывает на границе этих сред изменение в направлении своего распространения: часть света вступает в тело под несколько другим углом, чем падающий луч (преломление), а часть света отражается от поверхности второй среды обратно под тем же углом (отражение).
Преломление света обязано своим возникновением не­одинаковой скорости распространения света в различных средах. Отношение скоростей света в двух средах, или показатель преломления, определяет собой не только на­правление преломленного луча, но и соотношение между интенсивностью преломленных и отраженных лучей. Чем больше разница в показателях преломления обеих сред, на границе которых происходит отражение, тем большая доля света отражается от поверхности.

Красочный слой состоит из прозрачного связующего вещества (масла, клея, желатины), в толще которого нахо­дится само красочное вещество в виде чрезвычайно мел­ких крупинок. Красочный слой нанесен на грунт (бумагу, холст и т. д.) и наружной гладкой поверхностью граничит с воздухом. Такой слой представляет собой пример мут­ной среды, т. е. однородной среды, твердой, жидкой или газообразной, в которой взвешены многочисленные, очень малые посторонние частички.
Световой поток, падающий на границу мутной среды, частично отражается от нее, а частично проникает вглубь. Проникший в глубь среды световой поток разделяется на три части: поток, пропущенный без рассеяния (как если бы среда не была мутной), поток, рассеянный по различным направлениям, и поток, поглощенный либо самой средой, либо взвешенными в ней частичками.

Ширина области пропускания, определяющая насыщен­ность и яркость цвета, зависит помимо самого свойства окрашенного тела еще и от толщины слоя окрашенной среды, через которую проходит свет.
Как видно из уравнений в § 9, поглощение пропорци­онально логарифму толщины поглощающего слоя; при воз­растании толщины в арифметической прогрессии интенсив­ность прошедшего света уменьшается в геометриче­ской.
Для света различных длин волн это уменьшение будет происходить с различной скоростью в зависимости от вели­чины знаменателя геометрической прогрессии (коэфициент пропускания) и при том тем скорее, чем эта величина меньше.

Непрерывно   изменяя ширину области пропускания (или отражения) несветящегося предмета, можно получить такие цвета, которые, обладая еще достаточно высокой насыщенностью, кажутся нашему глазу очень светлыми. Такие цвета в обиходе называются яркими. Однако во избежание путаницы следует отказаться от упо­требления термина „яркий" в таком смысле, сохранив его исключительно для обозначения большой светлоты незави­симо от насыщенности.

Для громадного большинства существующих красок вписанные явления усложняются тем, что при изменении концентрации или толщины окрашенного слоя имеет место также более или менее значительное изменение цветового тона. Это происходит потому, что у красителей, с кото­рыми мы обычно имеем дело, область поглощения при уве­личении концентрации не остается в пределах одной и той же спектральной зоны, а распространяется на со­седние.

Из установленного на опыте факта, что все цвета можно получить смешением трех основных, непосредственно вы­текает возможность характеристики цвета с помощью трех величин. Это можно сделать, установив некоторые произ­вольные единицы измерения для трех выбранных нами ос­новных стимулов: красного, фиолетового и зеленого. Смесь этих трех стимулов, взятых в надлежащих соотношениях, должна в точности воспроизвести измеряемый цвет. В та­ком случае его можно полностью охарактеризовать ука­занием количеств, r, g и b трех основных стимулов в их смеси, имитирующей этот цвет. Символически это можно записать в виде так называемого цветового уравнения:
 F=rR+gG+bB

Самый метод цветовых измерений вытекает непосред­ственно из закона Грассмана.
Нужно иметь некоторое фотометрическое приспособ­ление, с помощью которого одну половину поля зрения можно было бы освещать испытуемым стимулом, а дру­гую— смесью трех стимулов, выбранных в качестве основ­ных.
Сравняв цвет обеих половин фотометрического поля, Мы будем иметь все необходимое для составления цвето­вого уравнения:
W=x'X + y'Y + z'Z

Выше был описан способ определения цветовых координат путем синтеза искомого цвета из трех основный с помощью трехцветного колориметра. Однако значений цве-товых координат, полученные но такому способу разными наблюдателями, будут несколько отличаться друг ог друга вследствие неизбежных у разных лиц небольших индиви­дуальных различий в кривых основных ощущений. По-этому для международного употребления применяют оси-бую процедуру, исключающую индивидуальные отклоне­ния. Для этого путем очень точных колориметрических измерений с возможно большим числом тщательно ото-бранных наблюдателей были определены цветовые коор­динаты х, у, z для ряда спектральных цветов. Полученные значения в сочетании с функцией спектрального распре­деления р(Х) дают возможность находить цветовые коор­динаты измеряемого цвета с помощью вышеприведенных формул.

B = 0,1665 X + 0,0089 Y + 0,8246 Z