Цвета в природе образуются различным образом. С одной стороны, световые источники (Солнце, лампочки, экраны компьютеров и телевизоров) излучают свет различных длин волн, воспринимаемый глазом как цветной, с другой стороны, попадая на поверхность несветящихся предметов, свет частично поглощается, а частично отражается, и это отраженное излучение воспринимается нами как окраска предметов. Таким образом, цвет любого объекта возникает в результате либо излучения им света, либо отражения, что приводит к различным способам его описания.
В компьютерной графике при работе с цветом используются такие понятия как цветове разрешение (другое название — глубина цвета) и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, от которого зависит общее количество цветов, одновременно отображаемых на экране монитора. Цвет каждого пиксела растрового изображения задаётся с помощью комбинации бит определенной разрядности. Чем выше разрядность, тем большее количество цветовых оттенков можно получить. Для черно-белого изображения достаточно двух бит, восьмиразрядное кодирование позволяет отобразить 256 цветовых градаций. Два байта (16 бит) определяют 65536 цветов (режим High Color), а при 24-разрядном (3 байта) способе кодирования обеспечивается формирование более 16,7 миллионов различных цветовых оттенков (режим True Color). Более эффективным по скорости работы оказывается хранение цветовой информации в 32 разрядах (24 бита — цвет и 8 бит — альфа-канал), так как значения разрядностей современных процессоров, шин и интерфейсов кратны именно 32 (режим также называется True Color). Под альфа-каналом понимается степень прозрачности цвета, часто используемая в трехмерной компьютерной графике.
Практически все цветовые оттенки образуются смешением трёх цветов, называемых основными. Значит, любой оттенок можно разделить на эти составляющие его основные компоненты. В компьютерной графике применяется несколько таких способов разделения, которые и называются цветовыми моделями.
В середине XIX века немецкий ученый Герман Грассман сформулировал три закона цветообразования (аддитивного синтеза цвета):
Первый закон —закон трёхмерности. Любой цвет однозначно выражается тремя составляющими его основными цветами, если они являются линейно независимыми. Линейная независимость заключается в невозможности получения любого из этих трех цветов путём сложения двух остальных.
Второй закон — закон непрерывности. При непрерывном изменении светового излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий к нему по оттенку другой цвет.
Третий закон — закон аддитивности. Цвет смеси световых излучений зависит только от цвета этих излучений и не зависит от их спектрального состава.
Из законов Грассмана следует, что цвет можно выразить точкой в трехмерном пространстве, которое для геометрического изображения цвета принято называть цветовым пространством. В нем каждому цвету будет соответствовать определенная точка, а каждой точке пространства — соответствующий цвет.