真實感圖形學是在計算機中模擬現實生活中五彩繽紛事物。我們知道在現實中如果沒有任何光我們是什麼也看不到的，只有當有光照射到人眼睛中，我們才能看到事物。五彩繽紛的現實世界其實是各類事物對光線進行的吸收、散射、反射、折射、遮罩等處理之後產生的顏色效果。
在計算機中實現絢麗的場景效果，一般需要知道該場景的光照明物理模型，然後用一個數學模型來表示他，通過計算這個數學模型就可以得到計算機模擬出來的真實感效果。
在現實世界中，光的照明效果一般包括光的反射、光的透射、表面紋理和陰影等。
一般把已知物體物理形態和光源性質的條件下，能夠計算出場景的光照明效果的數學模型稱作光照明模型。這種公式可以用描述物體表面光照明強度的物理公式推導出來。
先來說說顏色視覺部分。
從心理學和視覺角度分析，顏色有如下三個特性：色調、飽和度、亮度。所謂色調，是一種顏色區別於其他顏色的因素，也就是平常所說的紅，綠，藍等顏色，飽和度是指顏色的純度，比如鮮紅色的飽和度比較高，而粉紅色的飽和度比較低。亮度就是光的強度，是光給人刺激的強度。
與上述三個特性相對應的物理學角度分析，分別有主波長、純度、和明度三個特性。主波長對應於色調，純度對應於飽和度，明度對應於光的亮度。
從本質上來講，光是人的視覺系統感知到的電磁波，它的波長在400nm~700nm之間，正是這些電磁波使人們產生了紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等的顏色感覺。某種光可以使用他的光譜能量分佈P(λ)來表示,其中λ是他們的波長。當一束光的各種波長的能量大致相等時，稱爲白光。若其中能量的波長分佈不均，則他爲彩色光。當一束光只包含一種波長的能量，而其他波長都爲0時，它是單色光。
在物理上用主波長，純度和明度來表示光譜分佈的視覺效果，由實驗可知，光譜與顏色的對應關係是多對一的，也就是說，具有不同光譜分佈的光產生的顏色感覺是有可能一樣的。這兩種光譜分佈不同而顏色相同的現象稱爲異譜同色。所以這種表示顏色的方法不可行。
三色學說奠定了顏色表示的基礎。根據研究顯示，人眼的視網膜上存在着三種錐體細胞，他們含有不同的色素，對光的吸收和反射特性不同，對於不同的光就有不同的顏色視覺。三種錐體細胞分別對紅、綠、藍三種光敏感。這樣人眼就可以依據這三種光的不同組合情況來生成顏色感覺，這就是經典的三色學說，是計算機圖形學中最基礎、最根本的理論。其他顏色模型如RGB模型都是依據這個開發出來的。
在使用RGB模型表示顏色時，規定紅光R：λ1=700nm，綠光G：λ2=546nm，藍光B:λ3=435.8nm。光顏色公式爲：c=rR+gG+bB；其中r、g、b分別代表對應波長光的相對量，也就是三刺激值。實際計算中只要求得三刺激值就可以求得顏色值。
常見的CIE色度圖是馬蹄形的，產生的原因是，當以RGB三個分量值構建一個顏色空間時，連接RGB三分量爲1的點，由此構成一個三角平面。在這個顏色空間中的座標上每一個空間點就表示一個顏色值，對應與三角平面相交的點的RGB值即爲三刺激值。在表示所有的顏色後，可以發現在三角面上形成一個馬蹄形的顏色區域，這就是CIE馬蹄形色度圖的來源