背景与起源

创立机构：国际照明委员会(CIE)

创立时间：1931年

基础实验：基于David Wright（1928年）和John Guild（1931年）的一系列实验成果。

定义与特点

定义：CIE 1931 XYZ色彩空间是一种用于描述和测量颜色的数学模型，它通过三个数值（X、Y、Z）来定量表示人眼对颜色的感知。

特点：

1. 数学定义：采用数学方式精确定义色彩，为色彩科学提供了坚实的理论基础。

2. 基于人眼感知：XYZ三个分量与人眼对红、绿、蓝三种颜色的敏感度相对应，但并非直接等同于红、绿、蓝三种颜色。

3. 标准色度系统：是国际上颜色测量和表征的统一标准，是几乎所有颜色计算和颜色测量仪器设计、制造的基本理论依据。

构成与原理

三色刺激值：在CIE 1931 XYZ色彩空间中，每种颜色都由三个刺激值X、Y、Z来表示。这三个值并不是直接对应于物理光谱的某个波段，而是通过一系列复杂的计算和转换得出的。

视锥细胞：人类眼睛中有三种对短（S, 420-440nm）、中（M, 530-540nm）和长（L, 560-580nm）波长光敏感的视锥细胞，分别对应于蓝、绿、红三种颜色的感知。XYZ三个分量就是基于这三种视锥细胞的刺激比例来描述的。

颜色匹配函数：为了将物理光谱的光能量分布转换为XYZ三个刺激值，需要使用CIE 1931标准色度观察者的光谱三刺激值曲线（或称颜色匹配函数）。这些曲线描述了人眼对不同波长光的敏感度。

X，Y和Z基色

CIE选择的X，Y和Z基色具有如下性质：

所有的X，Y和Z值都是正的，匹配光谱颜色时不需要一种负值的基色；

用Y值表示人眼对亮度(luminance)的响应；λ如同RGB模型，X，Y和Z是相加基色。因此，每一种颜色都可以表示成X，Y和Z 的混合。λ根据视觉的数学模型和颜色匹配实验结果，国际照明委员会制定了一个称为“193 1CIE标准观察者”的规范，实际上是用三条曲线表示的一套颜色匹配函数，因此许多文献中也称为“CIE1931标准匹配函数”。在颜色匹配实验中，规定观察者的视野角度为2度，因此也称标准观察者的三基色刺激值(tristimulus values)曲线。

CIE1931标准匹配函数中的横坐标表示可见光谱的波长，纵坐标表示基色X，Y 和Z的相对值。三条曲线表示X，Y和Z三基色刺激值如何组合以产生可见光谱中的所有颜色。例如，要匹配波长为450nm的颜色(蓝/紫)，需要0.33单位的X基色，0.04单位的Y基色和1.77单位的Z基色。

计算得到的数值(X，Y，Z)可以用三维图表示。图中只表示了从400nm(紫色)到700nm(红色)之间的三基色刺激值，而且所有数值都落在正XYZ象限的锥体内。

可以看到：

所有的坐标轴都不在这个实心锥体内

λ相应于没有光照的黑色位于坐标的原点；

λ曲线的边界代表纯光谱色的三基色刺激值，这个边界叫做光谱轨迹(spectral locus)；

λ光谱轨迹上的波长是单一的，因此其数值表示可能达到的最大饱和度；

λ所有的可见光都在锥体上。