2.2.2 色彩体系与混色原理
CMF色彩设计是为了更准确、更快速地掌控和组织色彩方案在产品上的有效实施，对色彩的准确化认知、标准化解读和合理化应用。色彩的体系分类是色彩学的重要基础，到目前为止，常用的色彩体系主要分为两大类：一类是以色光为基础的混色体系，其原理是色光混色，称之为色彩的表色体系。另一类是以色料为基础的混色体系，其原理是调色混色，称之为色彩的显色体系。
色光的红、绿、蓝三原色与色料的红、黄、蓝三原色是两种截然不同的色混合原理。色光的红、绿、蓝光的三原光混合成无色，而色料红、黄、蓝却混合为黑色。色光混色属于加法混色原理，色料混色属于减法混色原理。色光相加会变亮，色料相加会变暗。无论是彩色显示屏、摄影、绘画、油漆还是彩印等，其实都离不开色光或色料两种不同混色原理，人类对色彩的感知其实就是人眼所接收到的当时混色（或是色光混色，或是色料混色）的结果。
（1）色光表色体系
色光表色体系是一种加法混色原理。色光表色体系指的是人们见到的颜色是在一定光的条件下所表现出的色彩，例如苹果的红色其实并不存在，而苹果的红色感知其实是来源于光线、苹果表面的反射和眼睛。所以，在光色表色体系中，所有的色彩其实是一种表象色，没有光、没有物体发射、没有人眼就没有颜色。当然由于光的存在，色彩才有可能被感知。
1802年英国生理学家托马斯·杨根据人眼的生理特征，提出了色光理论，发现了色光三原色R（红Red）、G（绿Green）、B（蓝Blue）的原理，即色光三原色（RGB）按比例相混能够生成其它任何一种色光，而其他色光却无法生成这三种色光。所以托马斯将R（红Red）、G（绿Green）、B（蓝Blue）这三种色光称之为色光三原色（RGB）。随后的实验证明，色光相加会越来越亮，而色光三原色（RGB）等量光相加会变成白光。这种有关色彩与光的共生关系就是RGB色光表色体系。现如今各类显示屏就是RGB色光表色体系实际应用的产物。例如，彩色电视画面颜色的合成便是这种。不同原色光的混合规律为：红光+绿光=黄光；绿光+蓝光=青光；蓝光+红光=品红光；红光+绿光+蓝光=白光（见图2-04）。
图2-04 英国生理学家托马斯·杨1802年提出的色光的三原色原理图（图片来源：李亦文绘）
对于色光表色混色系统的色彩测定，是通过相关仪器对可见色光三原色刺激量的测定，也就是在CMF界所称的“三刺激值”，我们通过三刺激值把色光刺激与色彩感觉对应起来进行准确的定量和标识。
目前对色光色彩测试的重要系统是国际照明委员会确定的CIE测色系统。该系统就是采用色光三原色刺激量的测定把观察者的色彩感觉数字化，具体的测试方法是通过光源、物体、观察者三方因素的集合，对色刺激与色彩感觉进行有机对应，从而对色彩进行确定。测定的共性条件为：光线射在物体上的角度是45°，观察色彩的方向为垂直方向。CIE系统用百分比的方式，把三原色之间的刺激值分别用X、Y、Z表示（见图2-05）。
图2-05 国际照明委员会确定的CIE测色系统（图片来源：CMF设计军团资料）
就目前而言，CIE所使用的表色法，是最科学的、误差额最小的色彩表示法，这种测色法要依赖复杂的测色仪器设备，所以目前主要用于工业方面的专业测色。
因此，CMF的色彩设计所考虑的色彩不光是抽象颜料色彩，而是物体反射光线到人们眼内所产生的视觉色彩，应该说是在环境因素影响下的视觉色彩。从人眼的感知原理看，红、绿、蓝是人眼在可见光下的三原色。人眼是利用三原色色光的叠加从而感知到大千世界的绚丽多彩，这就是著名的光学三色原理。而这种方法所产生的色彩感知叫加法混色。屏幕显像和摄影等都是这种混色方法的具体应用。
（2）色料显色体系
色料显色体系是一种减法呈色原理。色料显色体系指的是绘画、彩印等的颜料混合呈色原理，是一种与色光加法混色方式完全不同的方式。在颜料色中，理论上说蓝C（Cyan）、红M（Magenta）、黄Y（Yellow）是可以混合出其他色彩的基本色，也就是色料的三原色。
对于色料的三原色而言，色料混合后，光亮度低于原来色料的光亮度，混合色料数量愈多，被吸收的光线愈多，最终会趋于黑色。所以，色料的调配次数越多，纯度就越低，就会失去色料三原色原有的单纯性和鲜明性。原理上CMY三原色混合会变成黑色（见图2-06）。
图2-06 色料三原色（图片来源：李亦文绘）
但是由于油墨原料生产的局限，青墨的纯度不及洋红的纯度，这样做出来的灰色总是偏红的。为了弥补油墨工艺的不足，在彩色印刷中引入了黑墨来加强灰色的效果，使印刷品能表现出较佳的层次感，这就是我们在印刷中为色料的三原色（RGB）增加了黑，形成了今天大家所熟悉的四色（CMYK）印刷（见图2-07）。
图2-07 四色印刷色标（图片来源：李亦文绘）
不过CMYK四色色彩混合仍然存在着不够理想的地方，因此我们在专色色料技术上开始从黑色（灰色）开始向其它的色彩拓展，从而获得更高的色效品质。例如在Pantone的HexChome6色高保真印刷色中就增加了专绿及专橙两种专色，专绿及专橙的加入，大大提升了印刷中绿色及橙色的品质。
不管怎么说，今天的染料和油墨主要还是根据CMYK四种色料油墨相互组合的原理进行合成的，这种用CMYK四色混色的方式也就是我们俗称的色料减法显色方式。
绘画、彩印、油漆、摄影等用到的都是减法显色的混色方式。
（3）色彩表色色立体系统
色彩表色色立体系统是指色彩标准、色彩管理和色彩检测为一体的综合系统。色彩表色色立体系统主要是从色彩的明度、色相和纯度三个属性出发，按照色光和色料的显色规律、显色秩序进行排序、分类和命名，从而形成较为科学的、完整的和直观的色彩表色系统。
目前常见的有创建于1892年的孟塞尔（Munsell）色彩表色色立体系统、创建于1921年的奥斯特瓦尔德（Ostwald）色立体系统、创建于1964年的日本色彩研究所（PCCS）的色立体系统和创建于1930年的自然色色立体系统（Natural Colour System，简称为NCS）。
虽然这四种色彩表色色立体系统存在着一定的差异性，但也有一定的共性。所以对于CMF设计师而言，色立体系统只是一种显色和管理的方式，具体地说，只是为CMF色彩设计提供了直观感受抽象色彩世界的不同视角，只是拓宽了CMF色彩设计的用色域，只是把原本复杂的色彩关系以标准化的方式可视化，方便CMF设计师对色彩进行管理和使用，因此，对于色立体的色彩系统，CMF设计师不需要专门去研究，选择一种合适自己行业特征的系统加以应用就可以了。
① 孟塞尔（Munsell）色立体系统。该系统是由美国艺术家阿尔伯特·孟塞尔（Albert H.Munsell，1858—1918）在1898年创制的，在20世纪30年代被USDA采纳为泥土研究的官方颜色描述系统（见图2-08）。至今仍是比较色法的标准。相关内容查阅有关孟塞尔色立体系统的专业资料及书籍，在此不赘述。
图2-08 孟塞尔体系的球体空间模型
② 奥斯特瓦尔德（Ostwald）色立体系统。简称奥氏色立体系统，创建于1921年，对后面几个色空间有深远影响。奥氏利用颜料调色的原理，将饱和度最高的单色颜料，严格按照1∶1.6的步长变化添加等比例的白色和黑色，形成不同明度、饱和度的等色相三角形（色空间的纵向剖面）（见图2-09）。
图2-09 奥斯特瓦尔德（Ostwald）色立体系统
③ 日本色彩研究所配色系统。日本色彩研究所配色体系Practical Color Coordinate System创建于1964年，它是在Munsell色立体基础上发展而成的，在色立体的整体造型上采用的是横卧蛋状，原理上是根据色彩三属性加以尺度化，并形成等距离的配置，比较适合设计师用（见图2-10）。
图2-10 日本色彩研究所配色系统
④ 自然颜色系统（Natural Color System）。简称NCS色彩系统，是根据人的色觉特点并按颜色的自然表现所制定的一种颜色分类和排列体系。由瑞典的斯堪的纳维亚颜色研究所于1981年提出。NCS色彩系统图谱包含1412种色样（见图2-11）。
图2-11 自然色彩系统
综上所述，物体表面的色彩或表面颜料的色彩都是遵从色料显色体系中的减法混色原理。而色光（光源发出的光）的色彩却是遵从加色法三原色混合原理，这也就是加色法三原色又称做色光三原色的原因。或者说，光源发出的色光直接混合时，遵从色光表色体系中加法混色原则。而在CMF色彩设计中，设计师要特别注意的是自己的设计将在哪种色彩混色原理的载体上展示，以确保色彩的准确性。因为屏幕上显示与实物颜料的色效是截然不同的，所以在实物颜料的色效确认中专用的色表（色卡）是重要的标准道具。