カラーモデルは、色を数のタプル（代表的には3つまたは4つの値またはカラーコンポーネント）として表現する方法を記述する抽象的な数学モデルです。このモデルが、コンポーネントがどのように解釈されるか（条件の表示など）の正確な記述に関連付けられている場合、結果として生じる色のセットは色空間と呼ばれます。このセクションでは、人間の色覚をモデル化する方法について説明します。
三刺激値の色空間
この空間を、長波長（L）、中波長（M）、短波長（S）の刺激でx、y、z軸を識別すると、3次元ユークリッド空間の領域として描くことができます）光レセプター。原点（S、M、L）=（0,0,0）は黒に対応する。この図では、白は明確な位置にありません。むしろ、所望されるように、または周囲照明から利用可能なように、色温度またはホワイトバランスに従って定義される。人間の色空間は原点から原則として無限遠まで伸びているここに示されているような馬蹄形の円錐（以下のCIE色度図も参照）である。実際には、人間の色受容体は非常に高い光強度で飽和したり損傷を受けることさえありますが、そのような挙動はCIE色空間の一部ではなく、低い光レベルでの色知覚の変化もありません（Kruithof曲線参照）。最も彩度の高い色は、領域の外側の縁に位置し、より明るい色は原点から遠くに置かれます。眼における受容体の反応に関しては、「茶色」または「灰色」のようなものは存在しない。後者の色名はそれぞれ、オレンジ色と白色の光を指し、周囲の光よりも低い強度を有する。会議中にオーバーヘッドプロジェクタの画面を見ることでこれを見ることができます。プロジェクタの前に投影されていた白い画面よりも実際に黒い部分が暗くならないにもかかわらず、白い背景に黒い文字が表示されます。オン。 「黒い」領域は、実際には暗くなりませんが、周囲の画面に投影されるより高い強度の「白色」に対して「黒い」と表示されます。色恒常性も参照してください。
人間の三刺激空間は、色の加法的混合がこの空間におけるベクトルの加算に対応するという性質を有する。これは、例えば、コンピュータディスプレイ内の赤色、緑色、および青色の原色から構成することができる可能な色（ガマット）を容易に記述することを可能にする。
CIE XYZ色空間
数学的に定義された最初の色空間の1つは、1931年に国際照明委員会によって作成されたCIE XYZ色空間（CIE 1931色空間としても知られている）である。これらのデータは、人間の観察者および2度の視野について測定された。 1964年には、10度の視野の補足データが公開されました。
表に示された感度曲線には、ある程度の任意性があることに注意してください。個々のX、Y、Z感度曲線の形状は、合理的な精度で測定することができます。しかし、完全に異なる色であっても、2人の光源が同じ明るさを有するかどうかを検査者に尋ねることを要するので、全体の明度関数（実際にはこれら3つの曲線の加重和である）は主観的である。同じ線に沿って、X、Y、およびZ曲線の相対的な大きさは、曲線の下の等しい領域を生成するように任意に選択される。 2倍の振幅を有するX感度曲線を有する有効な色空間を定義することもできる。この新しい色空間は異なる形状を持つでしょう。 CIE 1931及び1964 xyz色空間における感度曲線は、曲線の下の等しい面積を有するようにスケーリングされる。
XYZ色は、輝度、Y、および色度座標xおよびyによって表されることがあります。
数学的には、xとyは射影座標であり、色度図の色は実際の射影平面の領域を占める。 CIE感度曲線は、曲線の下に等しい面積を有するので、平坦なエネルギースペクトルを有する光は、点（x、y）=（0.333,0.333）に対応する。
X、Y、Zの値は、光線のスペクトルと公表されたカラーマッチング関数との積を積分することによって得られる。
RGBカラーモデル
光を伝達するメディア（テレビなど）は、赤、緑、青の原色で加法混色を使用します。これらの色は、3種類の目の色レセプターのうちの1つを、他の2つの刺激のできるだけ少ない刺激で刺激します。これは「RGB」色空間と呼ばれます。これらの原色の光の混合は、人間の色空間の大部分をカバーし、したがって、人間の色体験の大部分を生み出す。このため、カラーテレビやカラーコンピュータのモニタでは、赤、緑、青の混合光を生成する必要があります。 Additive colorを参照してください。
原理的に他の原色を使用することもできるが、赤、緑、青では、人間の色空間の最大部分を取り込むことができる。残念ながら、赤、緑、青の色がどのような色度図にあるかについては正確な合意が存在しないため、同じRGB値は異なるスクリーン上でわずかに異なる色を生じさせる可能性があります。
HSVおよびHSL表現
RGBモデルのジオメトリが人間の視覚で認識される色づけの属性とあまり一致していないことを認識して、コンピュータグラフィックスの研究者はRGB、HSV、HSL（色相、彩度、値、色相、彩度、明度） 1970年代後半。 HSVおよびHSLは、各色相の色を放射状のスライスに配置することによって、RGBの色立方体表現を改善します。各色相の完全に飽和した色は、円、すなわちカラーホイール内にある。
HSVは塗料混合物をモデル化しています。その彩度と値の寸法は、明るい色の塗料と白と黒の混合物に似ています。 HSLは、NCSやMunsellなどの知覚色モデルに似ています。明度1は常に白を意味し、明度0は常に黒を意味するように、完全に飽和した色を明度1/2の円に置きます。
HSVおよびHSLは、コンピュータグラフィックス、特に画像編集ソフトウェアのカラーピッカーとして広く使用されています。 RGBからHSVまたはHSLへの数学的変換は、1970年代のコンピュータ上であってもリアルタイムで計算することができ、これらの空間のいずれかの色と物理RGBデバイス上の表現との間の容易なマッピングが存在する。
CMYKカラーモデル
シアン、マゼンタおよびイエローの透明な染料/インクを白色基材上に組み合わせることにより、人間が見る広範囲の色を達成することが可能である。これらは減法混色の原色です。いくつかの暗い色の再現を改善するために、しばしば第4のインクであるブラックが加えられる。これは、「CMY」または「CMYK」色空間と呼ばれます。
シアンインクは赤色光を吸収するが緑色と青色を透過し、マゼンタインクは緑色光を吸収するが赤色と青色を透過し、黄色インクは青色光を吸収するが赤色と緑色を透過する。白色基板は透過光を観察者に反射する。実際には、印刷に適したCMYインクも少しの色を反映し、濃く中性の黒を不可能にするので、欠点を補うために、通常は最後に印刷されるK（黒インク）成分が必要である。別個のブラックインクの使用はまた、多くの黒色の内容が予想される場合に経済的に駆動される。 3つのカラーインクの同時使用を減少させることができる。伝統的なカラー写真プリントやスライドに使用されている染料ははるかに完全に透明であるため、K成分は通常それらの媒体に必要とされず、使用されません。
カラーシステム
色を分類し、その効果を分析する色システムには、様々な種類があります。 Albert H. Munsellによって考案されたAmerican Munsellカラーシステムは、様々な色を色相、彩度および価値に基づいて色立体に編成する有名な分類である。他の重要なカラーシステムには、スウェーデンナチュラルカラーシステム（NCS）、米国光学ユニバーサルカラーソサイエティ（OSA-UCS）、ブダペスト技術経済大学のAntal Nemcsicsによって開発されたハンガリー色彩系があります。このうち、NCSは相手プロセスカラーモデルに基づいており、Munsell、OSA-UCS、およびColoroidは色の均一性をモデル化しようとしています。 American PantoneとドイツのRAL商用カラーマッチングシステムは、その色空間が基礎となるカラーモデルに基づいていないという点で、以前のものと異なります。
「カラーモデル」の他の用途
色覚のメカニズムのモデル
また、「カラーモデル」を使用して、色信号が視覚円錐から神経節細胞へどのように処理されるかを説明するための、色覚のモデルまたはメカニズムを示します。簡単にするために、これらのモデルをカラーメカニズムモデルと呼びます。古典的なカラーメカニズムモデルはYoung-Helmholtzの三色モデルとHeringの対戦プロセスモデルです。これらの2つの理論は、最初は不安定であると考えられていましたが、色の相違に関与するメカニズムが3種類のコーンからの信号を受け取り、より複雑なレベルで処理することが後で理解されるようになりました。
脊椎動物の色覚の進化
脊椎動物は原初は四色性であった。彼らは4種類のコーン長、中、短波長コーンと紫外線感受性コーンを持っていました。今日、魚、爬虫類、鳥類はすべて四色性である。胎盤哺乳動物は、中波長および短波長の両方の円錐を失った。したがって、ほとんどの哺乳動物は複雑な色覚を持たず、二色性ですが、紫色に敏感ですが、色は見えません。人間の三原色の視覚は、旧世界霊長類の共通の祖先で最初に進化した最近の進化的な新規性である。私たちの三色性の視覚は、X染色体上に見られる長波長感受性オプシンの重複によって進化しました。これらのコピーの1つは、緑色光に敏感であるように進化し、中間波長オプシンを構成する。同時に、我々の短波長オプシンは、我々の脊椎動物および哺乳動物の先祖の紫外線オプシンから進化した。
赤と緑のオプシン遺伝子の2つのコピーがX染色体上に近接したままであるため、ヒトの赤緑色失明が起こる。減数分裂中の頻繁な組換えのために、これらの遺伝子対は容易に再編成され、明確な分光感度を持たないバージョンの遺伝子を作り出すことができる。