牙齿的颜色是由内源性和外源性因素共同决定的。内源性因素是指牙釉质和牙本质的光学性质。外源性因素是指吸附到牙釉质表面和菌斑内的色素，如茶、红酒、咖啡等，这些可导致牙齿的外染色。当光照射到牙齿上时，会产生光透过牙齿、光在牙齿表面的反射、光在牙齿表面的散射、光在牙体组织中的吸收和散射四种现象。返回的光线进入人眼而引起视觉对牙齿颜色的感知。研究发现牙釉质去除前后牙齿颜色的改变较少，表明牙齿的颜色主要由牙本质决定，半透明的牙釉质的影响相对轻微。但是牙釉质在牙齿明度的调整中起重要作用。一般认为，天然的牙齿颜色是一种复合色，是指色彩或位于牙釉质下并能透过牙釉质显露的色彩，是由半透明的牙釉质覆盖于颜色较深的牙本质产生的。牙釉质与牙本质的颜色及厚度的差异使得入射光线的反射与散射各不相同，从而产生复杂的颜色，即所谓的“双层结构颜色效应”。
天然牙齿具有荧光、乳光和透光性。羟基磷灰石矿物质复合物和有机物基质是天然牙中的荧光物质，这些荧光物质在含有紫外线的光线照射下可发出蓝白色荧光，即天然牙的荧光性。目前牙科制造商通过将一些稀有金属的氧化物掺杂在烤瓷粉中，而使烤瓷修复体具有荧光特性。乳光性是指天然牙反射光呈蓝色而透射光呈红橙色的特性。透光性是光线穿透的程度。天然牙的透光性比普通的瓷粉更高，可在瓷粉中添加少量稀有金属(如镧等)，增加瓷粉的透明度。荧光、乳光和透光性是天然牙形成内在生动自然真实外观的原因。
从切端到龈端，天然牙的颜色存在一定范围的变化，通常只有中1/3的颜色才能代表牙齿的基本色。这是由于牙颈部的颜色受牙龈散射光线的影响，而牙齿切端的透光性最高易受背景色的影响。同一个人不同牙位的牙齿颜色也存在变化。一般，上前牙比下前牙的颜色略黄，上中切牙的明度高于侧切牙及尖牙。尖牙在前牙中色泽最低，颜色最深。随着年龄的增长，牙齿的颜色变暗变黄，牙齿切端由于磨耗而偏红。年龄对牙齿颜色的影响可归结于多种因素，如随着年龄的增长，牙髓腔缩小，继发性牙本质形成，牙本质变硬，通透性减小，色素吸附及因磨损、磨耗导致的牙冠形态改变等。
颜色系统由最开始平面的结构发展成立体的结构，现在对牙齿颜色空间的认识是多维的。Munsell在二十世纪初建立了一个表色系统，将色度分为色调、饱和度和明度三个属性，对色彩的三要素进行直接表达，构建了一个描述颜色的三维空间。对于牙齿颜色而言，还应加上透明度空间，这是因为牙齿的生动主要靠透明度来表达。这四种空间即是牙齿颜色的四个基本要素。色调又称色相，用于描述牙齿的颜色，如红、黄色，是不同牙色彼此区分的本质特性。饱和度又称彩度，是色彩的强度、饱和程度或纯度，即色彩的浓淡、鲜艳、纯净程度，饱和度越高色彩更深更纯。明度是色彩相对明亮或暗的程度，明度分级从最低值0(纯黑色)至最高值10(纯白色)。天然牙的切端是半透明的，透明度的准确再现是修复体成功的关键，不良的透明度会影响修复体的自然特征。
颜色是一种复杂的生理和心理现象，即便是存在一个客观统一的标准，每个观察者对其的认识和理解都会不同。色盲、年龄、疲劳、营养、情绪、药物、两眼的差异均会影响肉眼对颜色的辨别能力，因此肉眼对颜色的辨别能力具有很大的个体差异性。但人对颜色的辨别、感受和表达均可以通过训练改善，如重复使用标准颜色的实验可提高测试者的辨色能力。在比色时，可通过注视中性色(如灰色)或牙齿的互补色(如蓝色)来消除观察者的眼睛疲劳，使其更准确地辨色。此外有些实验可以训练观察者将感受到的颜色正确表达出来。
通过下列措施提高视觉比色的准确性：去除牙齿表面的着色，如茶垢、烟斑等；比色前，嘱被测者擦去口红；着装鲜艳者，可在其胸前围戴中性色治疗巾；测试者也不要穿明度很高的衣服；测试者的视线与被测者的口腔平齐；比色可在治疗之前进行，以免医师视觉疲劳；比色前可注视中性色(如灰色)或牙齿的互补色(如蓝色)消除视觉疲劳；对具有如牙颈部深着色、牙体局部色斑等颜色个性的牙齿，可采用中性色板遮盖，消除比色时视觉的分散；每次比色时间不超过5 s。
有学者对传统Vita 16色比色板的色度进行了分析，认为Vita 16色比色板在颜色空间的分布并不十分合理，其色度范围较中国人正常牙色度值窄，且缺乏明度较高的色片和饱和度较大的红、黄色片，从色度分析看，A、B色调较多符合中国人正常牙色范围，而D色调因L值和a值偏低，与中国人正常牙色符合程度偏低。
1998年Vita公司推出了新型的Vita 3D Master比色板，比色片增加为26个，按明度分为1-5组，1组的明度最高，5组明度最低，现又增加了0组，为明度更高的漂白色；每组根据饱和度分为1、1.5、2、2.5、3几个级别，1级的饱和度最低，3级的饱和度最高；每组又根据色调分为正常的M组，偏黄的L组和偏红的R组。普遍的观点是，Vita 16色比色板没有完全覆盖天然牙的颜色范围，其在色区的排列不规则，没有系统化的比色方法；而Vita 3D Master比色板则基本上覆盖了天然牙的颜色范围，改变了传统比色板比色片分布不合理、排序混乱、间距不等的问题，可以利用简单的加法描述大量的中间颜色。
使用仪器测量天然牙的颜色，可减少同色异谱现象的发生，能在比色、配色的同时得到更精确的颜色范围。20世纪30年代，Hardy制作了自动记录式反射率分光光度计。1981年，Macentee和Lakowski用分光光度计进行了口内活体前牙颜色的测量，其结果通过计算机将转化为三刺激值；1985年，Goodkind等用光纤饱和度扫描测色仪(Chromascan fiberoptic colorimeter)对100颗离体牙的颜色进行了测量，其结果与分光光度计的测量结果相近。1987年Goodkind等用光纤饱和度扫描测色仪测量了2 830颗口内活体前牙颜色。Ishikawa等在1992年到1994年的系列研究中，提出计算机比色的概念，将分光光度计与计算机技术相结合，实现了金瓷修复体的配色和选色，并尝试将计算机比色技术运用到牙科临床中。
由试验结果可以看出，患者对2种比色方法制作的修复体满意度接近，分析原因主要有以下几点：①患者情感因素影响。由于修复体比色满意度是患者的主观评价，此实验结果易受患者的视觉心理影响。②患者对颜色的不敏感性。③牙本质比色板的色片数较少，无法将天然牙本质的颜色准确的表现出来。④2组铸瓷修复体虽然为同一技师制作，但2组修复体各个部位的厚度会有微量不同，使2组修复体对光的反射及折射发生改变，从而影响修复体的明度。
颜色是视网膜的活动及其神经冲动所引起的感觉，是生理反应和心理反应共同作用的结果，具有不可靠性和不一致性。虽然人眼能对微小的颜色差异做出分辩，但由于每个人对颜色的感受依赖于正常的视觉生理功能或视觉心理，所以每个人对颜色的分辨能力都是不同的。另外材料本身的分光特性，照明条件、观测条件等也会对颜色的分辨能力产生影响。两个物体间颜色的差别可以用色差ΔE来表示，ΔE表示颜色空间总的差异。由于人眼的分辨力是有限的，当两种颜色的色差小于色差宽容度时，人眼不能对两种颜色做出区分，对于观察者来说两种颜色无差别；当色差大于色差宽容度时，则会认为这两种颜色有差别。一般认为当色差值ΔE小于1.5 时，认为肉眼不能辨别出两种颜色的差异，而当ΔE大于1.5时，肉眼可以辨别。
残留影像和视错觉[16]，残象及视觉变形残象是指正常功能下对视锥细胞频繁的生理刺激导致的视觉的改变。残象的负面效应是视锥细胞的疲劳，进而对相应颜色不敏感。如果在相邻颜色区域间同时看，眼睛会非自主的在两个颜色区域间徘徊。这时我们看到的任何一个颜色都是二者颜色的结合。当患者在评价修复体与同名牙的相似度时会长时间将两者进行比较，导致二者会看起来越看越象，难以区分。
从本实验研究结果可以看出，联合比色组的色差小于常规比色组的色差。相比常规比色法，采用联合比色法制作的修复体更接近天然牙的色泽；推测其可能原因：常规比色时给技师提供的仅是切中颈三部分的颜色参数。而联合比色不仅为技师提供切中颈三部分的颜色参数，还提供了这三部分的基牙颜色。这就在保证彩度和色相的基础上，使得修复体明度与天然牙更加接近[4]。
实验者为了减少实验误差，对本实验严格控制了拍摄条件，并对图像的颜色进行了针对性的校正，但患者心理因素及视觉敏感性[17]，此实验对修复体满意度的评价有较大的影响。通过本实验研究，可以得出联合比色法在临床比色中，色泽选择方面优于常规比色法。目前临床上常用常规比色法进行比色，但牙体颜色受到基牙背景颜色的影响。铸瓷修复体真实再现天然牙颜色是一个复杂的问题，常规比色法不能完全满足临床上选色的高标准要求，故增加牙本质比色会使铸瓷修复体获得更好的色彩还原效果，而联合比色法将来能否完全替代常规比色，有待于更深一步的研究。
综上所述，比色仪测色同样也存在个体差异，这种差异与比色仪的系统设计、测色方式、测色原理、颜色转换的方法和选用的比色系统等有关。如测量探头的末端为平面型的比色仪被设计为测量平整的表面，但是天然牙的表面存在各种弧度变化并不是平整的，其缺陷是存在显著的边缘丢失效应，因此测量时会产生误差。牙齿的颜色从切端到龈端存在一定范围的变化，在使用测色方式为点测的比色仪时，难以保证测量点相同，不同的测量点会有不同的测量结果。在使用测色方式为全牙面测量的比色仪时，很难保证测量窗口与牙齿唇面所构成的角度相同，从而导致光源照射角度的不一致。这些因素都会导致各比色仪测色准确性及可靠性的降低。对在体牙进行测量时，唾液会改变牙面对光的反射率，菌斑因其自身具有的颜色特性会影响牙面的光泽，从而影响测色结果。此外，牙齿不规则的表面和半透性，比色系统在牙色空间的不合理分布，也会导致比色仪产生系统误差。目前比色仪受到临床视觉比色所用比色板的限制，其在临床应用时输出的色调仍为临床常用比色板的色调，将来应该为比色仪设计更加丰富合理的色调系统，可增加更多的色调，并开发相应的瓷粉，将是比色技术未来的发展方向。
