颜色是一个心理物理量。人们对于颜色的感知是通过人眼接收物体反射或透射的光信号来认识的。颜色特性是个三变量的函数，可以通过颜色的三要素来描述：明度、色调、色饱和度。光源颜色是由光源的光谱分布决定的。物体颜色由物体表面的光谱特性决定。但是，人眼对于物体表面光谱特性相同的物体通常并不一定有相同的颜色感觉，另外一个影响人眼颜色感觉的关键因素是物体表面光空间分布的几何特性。几何特性的描述较为复杂，不同行业的关注点不同，也采用不同的描述和测量方法，例如物体表面光泽度、桔皮度等。
    当光线入射至物体表面会出现以下四种情况：
        1.在物体表面发生镜面反射。它是物体表面光泽的主要原因。
        2.当光线入射至物体内部，在物体内部发生散射，产生了漫反射和漫透射。
        3.漫反射和漫透射光在物体内传播时，不同波段光会产生不同的吸收，从而产生和入射光不同的颜色。
        4.当物体较透明时，一部分光会直接透过物体，产生透射。
    图1.1所示，当光入射至物体表面时，一部分光在物体表面反射了镜面反射，没有进入物体内部。镜面反射光的多少取决于物体材料的折射率和光的入射角度，遵循菲涅尔定律。

图1.1光与物体相互作用
 
图1.2不同的空间分布的表面反射光

    镜面反射光的方向取决于物体表面的光滑程度。表面粗糙程度不同，镜面反射光会产生图1.2所示不同的空间分布。对于镜面反射光，由于没有在物体内部发生传播，就没有产生相应的吸收。所以，镜面反射光的光谱分布和入射光是一致的。进入物体内部的光线为折射光束，在物体内部传播的方向遵循折射定律。折射光在物体内部产生多次的反射和折射。光线在物体内部进行传播时，由于物体对光谱的选择性吸收，从而体现出于物体对应的颜色。一部分光经过物体表面返回到空气中的光线成为漫反射光，另外一部分光透过物体到达下表面，成为漫透射光。漫反射光和漫透射光与光源光谱不同。镜面反射光和漫反射光一起被人眼接收，如果人眼接收到的光信号中镜面反射光的比例过大，会“冲淡”物体表面本身颜色，使人眼感觉颜色亮度偏高，饱和度偏低。
    人们观测颜色必须有三个条件：照明光源、物体和眼睛。同样，对于测色仪器要得到测试结果，必须有三个条件：照明光源、被测样品和传感器。物体测色仪器发展至今，都是通过测量材料表面的光谱特性来进行颜色数据的测量。