E’ possibile definire un’immagine, in modo molto generale, come un’area in cui ogni punto è caratterizzato da una grandezza che chiamiamo colore, che corrisponde alla intensità e allo spettro della radiazione e.m. emessa da quel punto. Per essere percepita dall’occhio umano, la radiazione emessa deve comprendere componenti armoniche aventi lunghezza d’onda compresa nell’intervallo 380 ÷ 780 nm, corrispondente all’intervallo di frequenza f di 790 · 10³ ÷ 385 · 10₃ GHz. Se la luce è monocromatica, ovvero è costituita da una radiazione pura, a seconda della sua lunghezza d’onda viene percepita dall’occhio umano con un determinato colore, secondo la corrispondenza indicativa di fig. 1.

Il meccanismo fisiologico della generazione del colore è più complesso della semplice associazione lunghezza d’onda-colore. Nella retina umana sono presenti due tipi di cellule recettrici, i cui nomi prendono origine dalla loro forma: i coni, responsabili della visione ad elevato livello di luminosità ed in particolare della generazione dei colori, e i bastoncelli, molto più sensibili dei coni e responsabili della visione a bassa luminosità. I bastoncelli sono insensibili al colore, e ciò spiega come mai quando l’illuminazione è scarsa gli oggetti appaiono tutti più o meno grigi anche se sono di diverso colore. I coni si dividono in tre diversi tipi, ciascuno responsabile della percezione di uno dei tre colori fondamentali, e cioè del BLU, del VERDE e del ROSSO. In fig. 2 sono riportati i grafici di sensibilità dei tre tipi di coni al variare della lunghezza d’onda.

La stimolazione con luce monocromatica a 420 nm produce la massima risposta del primo tipo di coni, e la sensazione che si produce è quella di una luce blu; la stimolazione a 530 nm produce il massimo di risposta del secondo tipo di coni, e la sensazione associata è quella di luce verde; infine, per stimolazioni a lunghezza d’onda maggiore di circa 620 nm prevale il terzo tipo di coni, e la sensazione associata è di luce rossa. Una stimolazione a lunghezza d’onda intermedia ai valori indicati produce una sensazione di colore composto; ad es. una stimolazione a 570 nm attiva più o meno in pari misura i bastoncelli del verde e del rosso producendo una sensazione di luce gialla. Sebbene la sensazione del colore non si spieghi completamente in base alla percentuale di stimolazione di ciascun tipo di coni, emerge la rappresentazione tricromica dei colori: esistono tre colori fondamentali mediante la cui composizione sono generati tutti i colori visibili in natura; vedremo come tale rappresentazione sia di fondamentale importanza nel campo della ac-quisizione e della riproduzione elettronica delle immagini a colori.