國際照明委員會（CIE）于1931年推薦了CIE1931標準色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，被視為色度學的基礎(chǔ)。顏色可以由三刺激值X、Y、Z 來表示，其值通過在可見光波長范圍內(nèi)由標準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）計算出來：

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標準色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，適用于2°視場；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算其相應(yīng)的色品坐標：

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

CIE1931標準觀察者對應(yīng)于2°視場，因為在普遍意義上認為視網(wǎng)膜上具有顏色分辨能力的視錐細胞分布在視網(wǎng)膜中心具有2°視場的范圍內(nèi)，而多年的應(yīng)用實踐也表明CIE1931 XYZ標準色度系統(tǒng)適用于1°~4°的觀察視場范圍；當視場增大到4°以上時，視網(wǎng)膜上只具有光線強弱分辨能力的視桿細胞也參與到視覺感知中，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波長380-460nm光譜區(qū)間內(nèi)的數(shù)值偏低，故而根據(jù)CIE1931標準觀察者計算出的三刺激值對于顏色的描述會出現(xiàn)偏差。為了適應(yīng)大視場顏色測量的需要，基于Stiles&Burch以及 Speranskaya的研究工作，CIE于1964年推薦了CIE1964標準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°視場條件下的三刺激值X10、Y10、Z10，由此建立了CIE1964補充標準色度系統(tǒng)。

根據(jù)（ISO/CIE 10527）的規(guī)定，CIE標準色度觀察者顏色匹配函數(shù)的波長分布范圍為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)，不存在波長范圍和波長間隔的差異，但是在實際中分光光度計和光譜輻射度計的測量波長范圍及間隔可能不同，所以為了正確地計算三刺激值，通常需要對測量數(shù)據(jù)進行內(nèi)插和外插以滿足計算的需要。美國測試材料學會ASTM公布了一種引入內(nèi)插和外插外推的計算三刺激值的方法（ASTM E 308），計算三刺激值的公式為：

將測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)果相加后得到對應(yīng)的三刺激值，符合CIE三刺激值的計算標準。在本實驗中，計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、綠色和藍色三種色度值經(jīng)過一定的數(shù)學運算所得，它可以反映出一個具有獨特色彩的顏色。而光譜三刺激值（RGB）是由光譜反射率函數(shù)經(jīng)過一定的數(shù)學計算得到的，它可以把視覺顏色轉(zhuǎn)換成用來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)人類的視覺特性，把一個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)計算機和高端顯示設(shè)備的技術(shù)特性，把一個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)則更容易用在計算機顯示設(shè)備上，它可以更精準地模擬屏幕上的顏色。

因此，當我們想要非常準確地表示一種特定顏色時，則需要使用CIE三色系統(tǒng)與RGB三色系統(tǒng)。例如，計算機顯示設(shè)備上的RGB顏色編碼代表的顏色，實際上是由CIE三色系統(tǒng)數(shù)值轉(zhuǎn)換而來的。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，在處理視覺顏色時，必須確定使用哪一種來表示特定顏色。在許多視覺過程中使用CIE三色系統(tǒng)，因為它具有更大的灰度和色度特性，可以更精確地表示出各種深淺不同的色彩。而在使用計算機顯示設(shè)備時，則需要使用RGB三色系統(tǒng)，因為它可以把視覺顏色轉(zhuǎn)換成用來顯示在屏幕上的色彩。