La luz visible está formada por radiaciones de longitudes de onda entre 400 y 700 nm, la mezcla de las cuales da luz blanca. Cuando ésta se refleja o atraviesa un material, parte de la radiación es absorbida y sólo llega al ojo una combinación de éstas: esta mezcla es interpretada por el cerebro como un color.
El color depende, pues, de la combinación de radiaciones visibles que llegan al ojo, pero este interpreta los colores también en base a la amplitud de la zona iluminada, la textura superficial, la distancia de observación, etc. Sin embargo, hay tres atributos de los colores, llamados psicológicos, que pueden ser medidos y calculados en base a datos analíticos: la luminosidad (cantidad de luz recibida), el tono (que permite diferenciar un rojo de un verde, por ejemplo) y la saturación (un color se diferencia de su mezcla con blanco por su saturación).
La medida del espectro de reflexión o transmisión de una superficie (con qué intensidad se refleja cada radiación de longitud de onda específica) permite el cálculo de las coordenadas cromáticas, unos datos que a la vez, facilitan el cálculo de las posibles mezclas de colores, corrección de la degradación histórica, etc., basados en la llamada álgebra del color.
La luz se refleja en una superficie rugosa (una pintura, por ejemplo) de forma difusa, en todas direcciones, y hay que recogerla con una esfera integradora (esfera con la superficie interior recubierta de un material blanco patrón: óxido de magnesio o sulfato de bario) o una fibra óptica específicamente diseñada, que la envía a un detector multicanal. A partir del espectro de reflexión difundida se pueden calcular las coordenadas de color en los diversos sistemas internacionalmente aceptados por la CIE (Commision Internationalle d’Eclairage).
Diagrama de colores CIE1931: los bordes representan los puntos de los colores espectrales visibles (luces monocromáticas) y la línea recta de la base, la mezcla de rojo y azul. Cada color tiene unas coordenadas x, y que, junto con la luminosidad Y, lo definen inequívocamente. Dentro de este espacio están todos los colores reales, pero esta es sólo una sección del sólido de colores, la luminosidad puede variar desde 0 (no hay luz, todo se ve negro), hasta 100 (probablemente superando el límite de deslumbramiento del ojo).
Leonardo da Vinci dijo que con tres colores bien elegidos se pueden componer casi todos los colores del universo, porque con tres colores primarios se pueden obtener todos los colores del triángulo que rodean (nótese que nunca se pueden elegir tres primarios que permitan obtener todos los colores posibles).
Desde el punto de vista práctico, los extremos del triángulo amarillo son los tres primarios que usan las pantallas (como la que está utilizando ahora mismo), mientras que el pentágono azul rodea los colores que se pueden obtener por impresión usando las tintas de una cuatricromía (CMYK).