Farbe wird mit dem Gesichtssinn, also mit dem Auge, wahrgenommen. Das Verständnis der Physiologie und Biochemie des Sehsinnes ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für die Entwicklung von Messmethoden für diese Sinneseindrücke. Die Farbwahrnehmung ist ein komplexer neurophysiologischer Prozess, bei dem das auf der Netzhaut wahrgenommene Bild in Form von Farbreizen und Strukturen bereits in der Nervenbahn auf dem Weg in den visuellen Cortex (Sehrinde) verarbeitet wird.
Die Netzhaut des menschlichen Auges enthält die Sinneszellen, Stäbchen und Zapfen, die mit den Fasern des Sehnervs verbunden sind. Die Stäbchen übernehmen das Dämmerungssehen, bei dem nur Helligkeitsempfindungen hervorgerufen werden, die Zapfen übernehmen das Sehen bei Tageslicht.
Neben den Stäbchen kommen im menschlichen Auge drei Zapfenarten, nämlich blauempfindliche, grünempfindliche und rotempfindliche Zapfen vor. Diese sind über breite Wellenlängenbereiche empfindlich. Wegen der Lage ihrer Absorptionsmaxima bezeichnet man sie auch als S- (blauempfindlich), M- (grünempfindlich) oder L-Zapfen (rotempfindlich). Die Zapfen sind über bipolare Schaltneurone mit den Ganglienzellen verbunden und untereinander durch Horizontalzellen, durch die die Wahrnehmung von Kontrasten gesteuert wird.