國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1931年推薦了CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，被視為色度學(xué)的基礎(chǔ)。顏色可以由三刺激值X、Y、Z 來(lái)表示，其值通過(guò)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)由標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)、照明體的光譜功率分布以及物體的光譜特性（透射比或反射比）計(jì)算出來(lái)：

式中，P（λ）為照明體的光譜功率分布，R（λ）為物體的光譜特性（光譜反射比或透射比），x（λ）、y（λ）、z（λ）是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，適用于2°視場(chǎng)；k是歸化系數(shù)，其使完全漫反射體的Y值等于100，即：

然后，可以根據(jù)該顏色的三刺激值計(jì)算其相應(yīng)的色品坐標(biāo)：

由式色品坐標(biāo)計(jì)算得到的x和y值可在下圖所示的CIE-xy色品圖上確定該顏，色對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)，而下圖包含了可見(jiàn)光范圍內(nèi)所有可能出現(xiàn)的顏色。

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者對(duì)應(yīng)于2°視場(chǎng)，因?yàn)樵谄毡橐饬x上認(rèn)為視網(wǎng)膜上具有顏色分辨能力的視錐細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜中心具有2°視場(chǎng)的范圍內(nèi)，而多年的應(yīng)用實(shí)踐也表明CIE1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)適用于1°~4°的觀察視場(chǎng)范圍；當(dāng)視場(chǎng)增大到4°以上時(shí)，視網(wǎng)膜上只具有光線強(qiáng)弱分辨能力的視桿細(xì)胞也參與到視覺(jué)感知中，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波長(zhǎng)380-460nm光譜區(qū)間內(nèi)的數(shù)值偏低，故而根據(jù)CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者計(jì)算出的三刺激值對(duì)于顏色的描述會(huì)出現(xiàn)偏差。為了適應(yīng)大視場(chǎng)顏色測(cè)量的需要，基于Stiles&Burch以及 Speranskaya的研究工作，CIE于1964年推薦了CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，即x10（λ）、y10（λ）、z10（λ）：將上式中的x（λ）、y（λ）、z（λ）替換為x10（λ）、y10（λ）、z10（λ），便可得到10°視場(chǎng)條件下的三刺激值X10、Y10、Z10，由此建立了CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。

根據(jù)（ISO/CIE 10527）的規(guī)定，CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者顏色匹配函數(shù)的波長(zhǎng)分布范圍為360~830nm并以1nm為間隔。理想情況下，光源與物體光譜能量或者光譜反射比均為連續(xù)，不存在波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)間隔的差異，但是在實(shí)際中分光光度計(jì)和光譜輻射度計(jì)的測(cè)量波長(zhǎng)范圍及間隔可能不同，所以為了正確地計(jì)算三刺激值，通常需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插和外插以滿足計(jì)算的需要。美國(guó)測(cè)試材料學(xué)會(huì)ASTM公布了一種引入內(nèi)插和外插外推的計(jì)算三刺激值的方法（ASTM E 308），計(jì)算三刺激值的公式為：

將測(cè)得物體光譜反射比與三刺激值的權(quán)重Wx、Wy，和Wz相乘，結(jié)果相加后得到對(duì)應(yīng)的三刺激值，符合CIE三刺激值的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。在本實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算所有顏色樣本的三刺激值均采用該方法。

顏色三刺激值與光譜三刺激值什么關(guān)系？

顏色三刺激值與光譜三刺激值兩者都是影響視覺(jué)顏色的因素，它們之間有著密切的聯(lián)系。顏色三刺激值（CIE三色系統(tǒng)）是顏色空間的一種抽象表示法，三色系統(tǒng)由紅色、綠色和藍(lán)色三種色度值經(jīng)過(guò)一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算所得，它可以反映出一個(gè)具有獨(dú)特色彩的顏色。而光譜三刺激值（RGB）是由光譜反射率函數(shù)經(jīng)過(guò)一定的數(shù)學(xué)計(jì)算得到的，它可以把視覺(jué)顏色轉(zhuǎn)換成用來(lái)顯示在屏幕上的色彩。

這兩者都是描述顏色的有效方式，但它們之間有著一定的差異。CIE三色系統(tǒng)是根據(jù)人類的視覺(jué)特性，把一個(gè)顏色抽象成一種三維的抽象數(shù)值，而RGB光譜三色系統(tǒng)是根據(jù)計(jì)算機(jī)和高端顯示設(shè)備的技術(shù)特性，把一個(gè)顏色抽象成一種三維數(shù)值。CIE三色系統(tǒng)能夠模擬出更多的色彩和色調(diào)；而 RGB三色系統(tǒng)則更容易用在計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備上，它可以更精準(zhǔn)地模擬屏幕上的顏色。

因此，當(dāng)我們想要非常準(zhǔn)確地表示一種特定顏色時(shí)，則需要使用CIE三色系統(tǒng)與RGB三色系統(tǒng)。例如，計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備上的RGB顏色編碼代表的顏色，實(shí)際上是由CIE三色系統(tǒng)數(shù)值轉(zhuǎn)換而來(lái)的。因此，CIE三色系統(tǒng)和RGB三色系統(tǒng)之間的關(guān)系是：一種特定顏色可以通過(guò)CIE三色系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成RGB三色系統(tǒng)，而RGB三色系統(tǒng)也可以轉(zhuǎn)換成CIE三色系統(tǒng)。

由于顏色表示法的差異，在處理視覺(jué)顏色時(shí)，必須確定使用哪一種來(lái)表示特定顏色。在許多視覺(jué)過(guò)程中使用CIE三色系統(tǒng)，因?yàn)樗哂懈蟮幕叶群蜕忍匦?，可以更精確地表示出各種深淺不同的色彩。而在使用計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備時(shí)，則需要使用RGB三色系統(tǒng)，因?yàn)樗梢园岩曈X(jué)顏色轉(zhuǎn)換成用來(lái)顯示在屏幕上的色彩。