前言：生物界中僅有少數動物具有色彩視覺，而且並不依照演化的位階發展。許多比哺乳類動物低等的生物如鳥類，龍蝦等都具有高度發達的色彩視覺。反而是大部分的哺乳類動物的色彩視覺都不發達，一直要到哺乳類動物以上才發展出比較先進的色彩視覺。
為何生物需要色彩視覺？
生物的色彩視覺的演化來源目前並不 清楚， 但是有了色彩視覺我們可以利用色彩視覺將訊息編碼。
e.g. 某些發情期的動物（特別是雄性）會改變體色以吸引異性。
e.g. 化 粧 品的用色來源可能 來自於靈長 類動物動情期的色彩變化 。
e.g. 臉色／膚色表示了不少關於健康和情緒方面的訊息。
色彩知覺的生理特性
我們人類演化自舊世界猴，因此我們的色彩 受器較 現代其他種類的猴子（新世界猴）要來的少。
我們的視網膜上有三種不同的 色彩受器 ， L-cone 、 M-cone 、 S-cone 。這三種 色彩受器的 對不同波長的敏感度分部如右圖。
色彩的資訊在網膜上均表達成 L ， M ， S 的反應所構成的向量〔 l ， m ， s 〕，如有一色彩的〔 l ， m ， s 〕 = 〔 50 ，70 ， 5 〕。標
示在向量座標上如下圖：
Metamere （同色異構，條件等色）看起來色彩相同，但物理組合〔 l ， m ， s 〕完全不同。 Metamere 的 成因為我們只有三種視覺受器，無法區分全部的色彩。
色盲 與色弱 ：〔 l ， m ， s 〕當 l 與 m 的敏感曲線相似度越高（兩曲線重疊部份越多），代表 l 和 m 的訊號取其一即可涵蓋長波長的色光，因而造成缺乏 L-cone 的現象，稱為第一型色盲。如下圖， L ， M ， S 為正常人的色覺接受器分佈曲線，控制 S-cone 的，基因由於在體染色體上因此不受性聯遺傳的影響。 L-cone 和 M-cone 則分別有可能變成不正常的 L ′和 M ′曲線而發生色盲 或色弱 。
色盲與色弱的遺傳（性聯遺傳）：
L-cone 和 M-cone 的基因型分別有兩種， L ＆ L ′和 M ＆ M ′。若父母的基因型如下圖所示，則子女可能的基因型有下列四種可能。 M-cone 的結果亦同，因此子女大致上有兩種基因型組合 L+M+S 或 L ′ +M ′ +S 。其中 L ′ +M ′這個組合會因為 L ′和 M ′的反應曲線太接近而產生色盲 或色弱 。由結果亦可發現女性得到 L ′或 M ′的機率較大，甚至可能出現擁有五種不同 色覺受器的 情形， LL ′ MM ′ S 。但同時擁有五種 色覺受器並不 代表色彩視覺較佳，因為實際上大腦接受到的仍然只有三色的資訊，所以 視覺受器的 傳回值為〔 ( l+l ')/2 ， ( m+m ')/2 ， s 〕，較正常之 L&M 偏向 L ′ & Ｍ ′。
當我們在做 Graphic Design 時務必要注意社會大眾裡約有 7%~10% 的男性， 1% 的女性人口有色盲 或色弱 。因此要盡量避免以色彩作為重要資訊的 code 。如果必須要用到色彩，也要使用第一型，第二型，第三型色盲也能分辨的色彩。
色彩量測
測量色彩的基本概念： color matchin g 。如右圖，分別以三種不同色光投射在圓形範圍內，調整三種色光之強度值直到三種色光混合的色彩符合左邊的 500nm 色光為止。
表色系統的原理：由於現實中我們無法量測 L-cone ， M-cone ， S-cone 三種 色覺受器的 反應，因此我們選定三種標準色作為混色的基礎，並用這三種標準 色來混出 目標的顏色，記錄這三 個 標準色所用的強度成分。 
Color matching function(color matching function 遵守恆等式原理 ) ： R ， G ， B 三色的 Color matching function 如右圖
Color matching function ： CΞrR+gG+bB then 2C Ξ2( rR+gG+bB ) ， C- rR ΞgG+b B
其中 - rR 為 Color matching funtion 的函數圖形 中負光 的來源。因為在 color match ，的過程中有時會需要在 test field 中加上某基本色才能使得 test field 和 comparison 的色彩相符合 => C+ rRΞgG+bB then CΞ- rR+gG+b B 。利用 Color matching function 所混出 的色彩空間如下。由下圖可見，以物理上可能存在的色彩作為
基本色時必定會有無法涵蓋的部分，因此需要以負係數或物理上不存在的色彩來補足 e.g. 左圖中的 A ′ B ′ C ′。
CIE 國際照明學會把一開始制訂的 RGB color matching function 轉換為以三個物理上不存在的色光 X ， Y ， Z 作為標準色之 Color matching function ，而且其中 Y 色光之函數曲線必須符合 V λ function 。轉換後的 color matching function 特性為：所有數值皆大於 0 ，且所得之範圍盡量貼近 x 軸與 z 軸。如下圖，三刺激值 tri-stimulus 分別表示為 X ， Y ， Z 。
CIE chromaticity diagram ：把三刺激值去掉明暗的 dimention 可得 x=X/( x+y+z ) ， y=Y/ ( x+y+z ) ， z=Z/ ( x+y+z ) or z=1-x-y 。由與這時的 x,y,z 以轉換為比值因此只要求出 x 和 y 便能算出 z 。 CIE 的 chromaticity diagram 如下圖，由途中可讀出色彩的彩度和色相，另可由附表中查出 Y 值，因此一般量測儀器讀出的數據是 ( x.y.Y )
由上圖可發現 CIE 在 1931,1960,1976 年間分別發表了修正後的 chromaticity diagram 。原因是在 31 年版本的 chromaticity diagram 上各軸上的色彩變動量對應到我們的視知覺系統所能感知的變動量並不相同。引此 CIE 在 1976 年提出了 CIE LAB （印刷、紡織等）以及 CIE Luv （彩色顯示器工業），這兩套修訂版為 31 年版本經過修正後力求均質變化的結果。同時每 個 不同的版本 CIE 都會附帶公佈色差公式，方便我們將色彩座標值差異轉換為人眼知覺的差異。色差公式中，使用者必須自行決定明暗差異和色彩差異之權重?，一般的設定是明暗差異為色彩差異之兩倍。