色彩模型（Color model）是一种抽象的数学模型，描述颜色可以表示为数字元组的方式，通常为三个或四个值或颜色分量。当该模型与精确描述组件的解释方式（查看条件等）相关联时，所得到的一组色彩称为色彩空间。本节介绍如何对人类色彩视觉进行建模。
三刺激色彩空间
如果用长波长（L），中波长（M）和短波长（S）的刺激识别x，y和z轴，则可以将该空间描绘为三维欧几里得空间中的区域）光受体。原点（S，M，L）=（0,0,0）对应于黑色。怀特在这张图中没有明确的位置;而是根据所需的色温或白平衡或根据环境照明提供。人类色彩空间是如此处所示的马蹄形圆锥体（参见下面的CIE色度图），从原点延伸到原则上为无穷大。在实践中，人类颜色感受器将在饱和甚至在极高光强下受到损伤，但这种行为不是CIE色彩空间的一部分，在低光照水平下也不会改变色彩感知（参见：Kruithof曲线）。饱和度最高的颜色位于该区域的外缘，颜色越浅越远离原点。就眼睛受体的反应而言，不存在“褐色”或“灰色”光。后面的颜色名称分别指橙色和白色光，强度低于周围区域的光线。人们可以通过在会议期间观看高架投影仪的屏幕来观察这一点：人们可以在白色背景上看到黑色字体，即使“黑色”实际上没有比在投影机之前投影的白色屏幕变暗打开。 “黑色”区域实际上并未变暗，而是相对于投射到屏幕周围的较高强度的“白色”显示“黑色”。另见颜色恒常性。
人类三色空间具有色彩的加性混合对应于该空间中的矢量的添加的性质。例如，这可以很容易地描述可以由计算机显示器中的红色，绿色和蓝色初级构建的可能颜色（色域）。
CIE XYZ色彩空间
第一个数学定义的色彩空间之一是CIE XYZ色彩空间（也称为CIE 1931色彩空间），由国际照明委员会于1931年创建。这些数据是为人类观察者和2度视野测量的。 1964年，出版了10度视野的补充数据。
请注意，制表灵敏度曲线在它们中有一定的任意性。单独的X，Y和Z灵敏度曲线的形状可以用合理的精度测量。然而，整体光度函数（实际上是这三条曲线的加权和）是主观的，因为它涉及询问测试人员两个光源是否具有相同的亮度，即使它们是完全不同的颜色。沿着相同的线条，X，Y和Z曲线的相对大小被任意选择以在曲线下产生相等的面积。人们还可以定义一个有两倍幅度的X灵敏度曲线的有效色彩空间。这个新的色彩空间会有不同的形状。 CIE 1931和1964 xyz色彩空间中的灵敏度曲线在曲线下缩放为具有相同的面积。
有时XYZ颜色由亮度Y和色度坐标x和y表示，定义为：
在数学上，x和y是投影坐标，并且色度图的颜色占据实射影平面的区域。由于CIE灵敏度曲线在曲线下面具有相同的面积，所以具有平坦能谱的光线对应于点（x，y）=（0.333,0.333）。
通过对光束的光谱与公布的颜色匹配函数的积进行积分来获得X，Y和Z的值。
RGB颜色模型
透射光的介质（如电视机）使用红色，绿色和蓝色的原色进行加色混合，每种色彩都可以刺激三种眼睛颜色感受器中的一种，而其他两种刺激尽可能少地刺激。这被称为“RGB”色彩空间。这些原色光的混合物覆盖人类色彩空间的大部分，因此产生大部分人类色彩体验。这就是为什么彩色电视机或彩色电脑显示器只需要产生红色，绿色和蓝色光的混合物。请参阅添加颜色。
原则上可以使用其他原色，但红色，绿色和蓝色可以捕捉人类色彩空间的最大部分。不幸的是，对于红色，绿色和蓝色应该具有的色度图中的哪些位点没有确切的共识，因此相同的RGB值会在不同的屏幕上产生稍微不同的颜色。
HSV和HSL表示
计算机图形学研究人员认识到RGB模型的几何与人类视觉识别的颜色属性很难对应，因此计算机图形学研究人员开发了RGB，HSV和HSL（色相，饱和度，数值和色调，饱和度，亮度）的两种替代表示法， 20世纪70年代后期。 HSV和HSL通过在放射状切片中围绕中性颜色的中心轴排列每种色调的颜色，从底部的黑色到顶部的白色，改善了RGB的彩色立方体表示。每种色调的完全饱和的颜色，然后躺在一个圆圈，一个色轮。
HSV模拟自己的油漆混合物，其饱和度和有价值的尺寸类似于颜色鲜艳的油漆分别为白色和黑色的混合物。 HSL试图模拟更多的感知色彩模型，如NCS或Munsell。它将完全饱和的颜色置于亮度圆圈½中，以使亮度1总是暗示白色，暗度0总是暗示黑色。
HSV和HSL都广泛用于计算机图形学，特别是作为图像编辑软件中的颜色选择器。即使在20世纪70年代的计算机上，从RGB到HSV或HSL的数学转换也可以实时计算，并且在这些空间中的任何一个颜色与它们在物理RGB设备上的表现之间都有一个易于理解的映射。
CMYK颜色模型
通过将青色，品红色和黄色透明染料/墨水结合在白色基材上，可以实现人类可以看到的各种颜色。这些是减色原色。通常添加第四种墨水黑色以改善一些深色的再现。这称为“CMY”或“CMYK”色彩空间。
青色墨水吸收红光但透射绿色和蓝色，品红色墨水吸收绿光但透射红色和蓝色，而黄色墨水吸收蓝光但透射红色和绿色。白色基板将透射光反射回观察者。因为在实践中，适合印刷的CMY油墨也反映了一点颜色，使深色和中性的黑色成为不可能，所以通常需要印刷最后的K（黑色油墨）组分以补偿它们的缺陷。当期望很多黑色内容时，例如使用单独的黑色墨水也经济地驱动，例如，在文本媒体中，减少三种彩色墨水的同时使用。传统彩色照片和幻灯片中使用的染料更加透明，因此通常不需要或不使用K组分。
彩色系统
有各种不同类型的颜色系统可对颜色进行分类并分析其效果。由阿尔伯特·H·孟塞尔设计的美国孟塞尔颜色系统是一种着名的分类，它根据色调，饱和度和价值将各种颜色组织成一种颜色固体。其他重要的色彩系统包括瑞典自然色彩系统（NCS），美国统一色彩空间光学学会（OSA-UCS），以及由布达佩斯技术和经济大学的安塔尔纳米克斯公司开发的匈牙利色彩系统。其中，NCS基于对手过程颜色模型，而Munsell，OSA-UCS和Coloroid则试图模拟颜色均匀性。美国Pantone和德国RAL商用色彩匹配系统与之前的色彩匹配系统不同之处在于它们的色彩空间不是基于底层色彩模型。
“色彩模型”的其他用途
色觉机理模型
我们还使用“颜色模型”来指示颜色视觉的模型或机制，以解释颜色信号如何从视觉锥体到神经节细胞进行处理。为了简单起见，我们称这些模型为颜色机制模型。经典的色彩机理模型是Young-Helmholtz的三色模型和Hering的对手过程模型。尽管最初认为这两种理论有所不同，但后来人们认识到，负责颜色对立的机制从三种类型的锥体接收信号并在更复杂的层面上处理它们。
色觉的脊椎动物进化
脊椎动物本来就是四色的。他们拥有四种类型的锥长，中短波长锥和紫外线敏感锥。今天，鱼类，爬行动物和鸟类都是四色的。胎盘哺乳动物失去了中波长和短波长的锥体。因此，大多数哺乳动物没有复杂的色觉 – 它们是二色的，但它们对紫外线敏感，尽管它们看不到它的颜色。人类三色彩视觉是最近在旧世界灵长类动物共同祖先中发展起来的革新性新颖事物。我们的三色色觉通过重复发现X染色体上长波长敏感的视蛋白而发展。其中一个副本进化为对绿光敏感并构成我们的中波长视蛋白。同时，我们的短波长视蛋白从我们的脊椎动物和哺乳动物祖先的紫外线视蛋白演变而来。
由于红色和绿色视蛋白基因的两个拷贝在X染色体上保持紧密接近，因此发生人类红绿色盲。由于减数分裂过程中经常发生重组，这些基因对可以轻松重排，从而创建出没有明显光谱敏感性的基因版本。