При уточнённом качественном описании Ц. используют три его субъективных атрибута: цветовой тон (ЦТ), насыщенность и светлоту. Разделение признака Ц. на эти взаимосвязанные компоненты есть результат мысленного процесса, существенно зависящего от навыка и обучения. Наиболее важный атрибут Ц. — ЦТ («оттенок цвета») — ассоциируется в человеческом сознании с обусловленностью окраски предмета определённым типом пигмента, краски, красителя. Например, зелёный тон присваивают предметам с окраской, близкой к окраске естественной зелени, содержащей хлорофилл . Насыщенность характеризует степень, уровень, силу выражения ЦТ. Этот атрибут в человеческом сознании связан с количеством (концентрацией) пигмента, краски, красителя. Серые тона называются ахроматическими (бесцветными) и считают, что они не имеют насыщенности и различаются лишь по светлоте. Светлоту сознание обычно связывает с количеством чёрного или белого пигмента, реже — с освещённостью. Светлоту разноокрашенных объектов оценивают, сопоставляя их с ахроматичными объектами. Ахроматичность несамосветящихся объектов обусловлена более или менее равномерным, одинаковым отражением ими излучений всех длин волн в пределах видимого спектра. Ц. ахроматичных поверхностей, отражающих максимум света, называется «белым». Несмотря на то, что по такому определению «белыми» могут оказаться предметы, которые при непосредственном сравнении дают разные цветовые ощущения, среди ахроматических Ц. несамосветящихся объектов белый Ц. занимает исключительное положение. Поверхности с белой окраской часто служат своеобразными «эталонами»: они всегда сразу узнаются и именно сопоставление с ними, наряду с адаптацией глаза, позволяет бессознательно вводить поправку на освещение. Даже если наблюдаются только белые предметы, по ним опознаётся Ц. самого освещения. При «узнавании» Ц. объектов в отсутствии «эталонных» белых поверхностей решающую роль играют т. н. цветотеневые соотношения, которые даёт сопоставление объектов, различающихся по светлоте и ЦТ, и ахроматических объектов.
Насыщенность и светлота несамосветящихся предметов взаимосвязаны, т.к. усиление избирательного спектрального поглощения при увеличении количества (концентрации) красителя всегда сопровождается уменьшением интенсивности отражённого света, что вызывает ощущение уменьшения светлоты. Так, роза более насыщенного пурпурного Ц. воспринимается более тёмной, чем роза с тем же, но менее выраженным ЦТ.
Одновременное рассматривание одних и тех же несамосветящихся предметов или источников света несколькими наблюдателями с нормальным цветовым зрением (в одинаковых условиях рассматривания) позволяет установить однозначное соответствие между спектральным составом сравниваемых излучений и вызываемыми ими цветовыми ощущениями. На этом основаны цветовые измерения (колориметрия). Хотя такое соответствие и однозначно, но не взаимно-однозначно: одинаковые цветовые ощущения могут вызывать потоки излучений различного спектрального состава. Определений Ц., как физической величины, существует много. Но даже в лучших из них с колориметрической точки зрения часто опускается упоминание о том, что указанная (не взаимная) однозначность достигается лишь в стандартизованных условиях наблюдения, освещения и т.д., не учитывается изменение восприятия Ц. при изменении интенсивности излучения того же спектрального состава (явление Бецольда — Брюкке), не принимается во внимание т. н. цветовая адаптация глаза и др. Поэтому многообразие цветовых ощущений, возникающих при реальных условиях освещения, вариациях угловых размеров сравниваемых по Ц. элементов, их фиксации на разных участках сетчатки, разных психофизиологических состояниях наблюдателя и т.д., всегда богаче колориметрического цветового многообразия. Например, в колориметрии одинаково определяются как оранжевые или жёлтые Ц., которые в повседневной жизни воспринимаются (в зависимости от светлоты) как «бурые», «каштановые», «коричневые», «шоколадные», «оливковые» и т.д. В одной из лучших попыток определения Ц., принадлежащей Э. Шредингеру , трудности задачи «снимаются» простым отсутствием каких-либо указаний на зависимость цветовых ощущений от многочисленных конкретных условий наблюдения. По Шредингеру, Ц. есть свойство спектрального состава излучений, общее всем излучениям, визуально не различимым для человека.
При цветовых измерениях (в колориметрии) Ц. обозначают совокупностью трёх чисел. Существует много систем, отличающихся методикой определения таких трёх чисел. Широко применяется, например, система, в которой численные значения придают описанным выше субъективным атрибутам Ц. Придание им численных значений осуществляют либо компараторным методом (сравнение с эталонами Ц., составляющими цветовые таблицы или атласы), либо инструментально-расчётным методом, в котором ЦТ выражается через объективно определяемую длину волны (длину волны излучения, воспроизводящего — в смеси с белым Ц. — измеряемый Ц.), насыщенность Ц. — через его чистоту (соотношение интенсивностей монохроматического и белого Ц. в смеси), а светлота выражается через также объективно устанавливаемую яркость измеряемого излучения («гетерохромную», т. е. «разноцветную» яркость), определяемую экспериментально или рассчитываемую по кривой спектральной световой эффективности излучения (его видности, как говорили раньше). Количественное выражение субъективных атрибутов Ц. неоднозначно, поскольку оно сильно зависит от различия между конкретными условиями рассматривания и стандартизованными колориметрическими. В частности, поэтому существует много формул, определяющих светлоту.
В колориметрии особое значение придают измерению спектральных Ц. и определению по ним т. н. кривых сложения, характеризующих спектральную чувствительность зрительного анализатора относительными количествами трёх излучений, смешение которых даёт определённое цветовое ощущение. Ц. излучений разного спектрального состава, которые при одинаковых условиях рассматривания визуально воспринимаются одинаковыми, называются метамерными Ц., или метамерами. Метамерия Ц. увеличивается с уменьшением его насыщенности, т. е. чем менее насыщен Ц., тем большим числом комбинаций смесей излучений разного спектрального состава он может быть получен. Для белых Ц. характерна наибольшая метамерия. Ц. любых двух излучений, создающих в смеси белый Ц., называются дополнительными цветами . Например, дополнительными при получении белого Ц. от источника с цветовой температурой 4800 К являются сине-зеленые и красные монохроматические излучения с длинами волн 490 и 595 нм, либо 480 и 580 нм.
Наблюдатель с нормальным цветовым зрением при сопоставлении различно окрашенных предметов или источников света может различать при внимательном рассматривании большое количество Ц. Натренированный наблюдатель различает по ЦТ около 150 Ц., по насыщенности около 25, по светлоте от 64 при высокой освещённости до 20 при пониженной освещённости (разумеется, здесь речь идёт о «тренированности» мозговых зрительных центров, ответственных за цветовые ощущения). При аномалиях цветового зрения различается меньшее число Ц. Около 90% всех людей обладают нормальным цветовым зрением и около 10% — частично или полностью «цветнослепые». Характерно, что из этих 10% людей с аномалиями цветового зрения 95% — мужчины. Существует три вида таких аномалий: краснослепые (протанопы) не отличают красных Ц. от близких к ним по светлоте ахроматических Ц. и дополнительных по ЦТ тёмно-голубых Ц.; зелёнослепые (дейтеранопы) не отличают или плохо отличают зелёные цвета от близких к ним по светлоте ахроматических Ц. и дополнительных пурпурных Ц.; синеслепые (тританопы) не отличают синих Ц. от близких по светлоте ахроматических и дополнительных темно-жёлтых Ц. Очень редки случаи полной цветовой слепоты, когда воспринимаются лишь ахроматические образы. Аномалии цветового зрения не мешают нормальной трудовой деятельности при условии, что к ряду профессий цветнослепые не должны допускаться.