19世纪50年代，德国生理学家黑林(Ewald Herring)提出了颜色互补处理理论，挑战了杨－赫尔姆霍兹的三色素理论。黑林认为人眼有三对互补色机制：蓝黄、红绿和黑白。其中，每对互补色不能同时存在，如红绿互补，意味着只能有一种颜色占主导。这些机制产生的信号强度不同，导致人眼对颜色的感知差异。
黑林理论的提出源于颜色负后象现象，如长时间看红花后，白色背景会显现出青色。例如，图7中，先看红花上的“十”字，再看白纸，会看到青色的花。这种现象可以用黑林理论解释，当长时间注视红色，"红绿"机制会被绿色方向偏移，原本的白色变成青色。然而，传统上我们理解的"红绿"与黑林理论中的"红青"或"绛绿"有区别，这一点至关重要。
色盲方面的解释，黑林理论和三色素理论各有优势。例如，红色盲和绿色盲根据互补色理论可以较好地解释，而蓝色盲的解释则相对复杂。色盲通常与遗传有关，男性受影响更多。20世纪50年代，黑林理论因Hurvich和Jameson的推崇而受到重视，催生了结合两种理论的阶段模型，如Walraven模型。
然而，阶段模型存在一些问题。首先，"红"和"绿"的定义前后不一，如果它们相加等于黄色，那么它们就不能被定义为互补色。其次，颜色相加应该遵循矢量原则，而不是简单的分量相加。这导致了某些模型对互补处理的理解转向线性组合，而非黑林理论中的非线性处理方式。
色彩中的互补色有红色与绿色互补，蓝色与橙色互补，紫色与黄色互补。在光学中指两种色光以适当地比例混合而能产生白色感觉时，则这两种颜色就称为“互为补色”。