光进入眼睛，视锥细胞比较波长
颜色的物理层面始于光。牛顿的棱镜实验表明，白光可以分离成光谱，这确立了颜色与光的物理组成有关，而不是棱镜本身添加的[4]。在眼睛里，生理机制把光转化为信号：视网膜中的视锥细胞对不同波长有不同反应，它们的综合活动是通向颜色的第一步[2]。
这一早期阶段的关键环节是视锥细胞的对立加工。视网膜并不是分别发送红、绿、蓝三条独立通道，而是把视锥细胞的信号相互比较，因此一条通路会被某些波长兴奋、被另一些波长抑制[1]。这种比较正是某些颜色看起来彼此对立（比如偏红与偏绿）的生物学基础。
旧的对立色理论并不完整，不能解释全部
150年来，赫林的对立色理论主导了对颜色外观的解释。它主张两点：任何颜色都可以用偏红对偏绿、偏蓝对偏黄、偏黑对偏白的程度来描述；而且每一组配对都硬连线到大脑中一个独立的机制[1]。2023年的一篇综述得出结论：这两点都站不住脚，该理论按原样表述是错误的[1]。
替代方案被称为“基于效用的编码”，它保留了视网膜的视锥细胞对立机制，但改变了这些机制的角色。按照这一观点，这些机制是在编码光谱信息的同时保留高锐度空间细节的一种高效方式，而我们体验到的颜色类别是大脑受行为需求塑造的适应性输出，而不是固定的先天配对[1]。这是一个提出的模型，并非已有定论的替代理论，但它把颜色重新理解为大脑为了使用而构建的东西，而不是从固定线路图中直接读出的结果。
在大脑中，颜色通过网络相互作用变成稳定的色调
早期视觉通路中的单个神经元会对色彩刺激作出反应，但这些细胞如何相互作用以产生稳定的色调感知，目前仍不完全清楚[5]。一个关于初级视觉皮层的动力学模型提出，色调选择性来自皮层网络内部的相互作用，而一种阈值非线性有助于锐化调谐，使色彩刺激能够被精确编码[5]。
同一个模型还为没有刺激时的颜色体验提供了解释：在没有输入的情况下，网络可以通过类似图灵的生物图案形成机制产生幻觉性的颜色感知[5]。这是基于模型的一种可能性，并非直接观察，但它说明颜色体验可能在多大程度上来自大脑自身的动力学，而非仅仅来自光。
混合光和混合颜料遵循不同规则
颜色运作方式的一个实际后果是，加色混合与减色混合并不相同。加色理论描述的是如何通过组合光来产生颜色，它是数字显示器和以光为基础的艺术中颜色的基础[3]。减色理论涉及颜料和色料，其原理是从光中去除某些波长，而不是添加波长[3]。
这一区别对学习和艺术都很重要：加色在学校的艺术课程中常常被减色所掩盖，尽管以光为基础的颜色对屏幕和数字媒体至关重要[3]。旨在用光演示加色混合的装置，就是为了让学习者看到这一差异[3]。
本文引用的文献
颜色外观与赫林对立色理论的终结
该综述得出结论：赫林的对立色理论在心理学和生理学主张上都是错误的，并提出“基于效用的编码”，其中视网膜的视锥细胞对立机制以最优方式编码光谱信息，颜色类别是受行为需求支配的大脑适应性输出。
颜色及其外观
颜色在物理学、生理学、心理学和生物学中都有研究，其中生理学研究眼睛如何感知光并将其转化为颜色。
Kaleidolight：一个让儿童探索加色理论并用光、颜色和形状创作视觉艺术的互动教育装置
加色理论解释颜色如何通过组合光产生，由于它在艺术课程中常被减色理论掩盖，研究者设计了一个互动装置帮助儿童探索它。
颜色
牛顿的棱镜实验通过把白光分离成光谱，展示了产生颜色的物理过程。
颜色视觉的图案形成机制
一个关于初级视觉皮层的动力学模型提出，色调选择性来自皮层内相互作用和网络效应，而类似图灵的机制可以解释没有刺激时的幻觉性颜色感知。