CIE XYZ
CIE XYZ是国际照明委员会在1931年开发并在1964修订的CIE颜色系统（CIE Color System），该系统是其他颜色系统的基础。它使用相应于红、绿和蓝三种颜色作为三种基色，而所有其他颜色都从这三种颜色中导出。通过相加混色或者相减混色，任何色调都可以使用不同量的基色产生。虽然大多数人可能一辈子都不直接使用这个系统，只有颜色科学家或者某些计算机程序中使用，但了解它对开发新的颜色系统、编写或者使用与颜色相关的应用程序都是有用的。
按照三基色原理，颜色实际上也是物理量，人们对物理量就可以进行计算和度量。根据这个原理就产生了用红、绿和蓝单光谱基色匹配所有可见颜色的想法，并且做了许多实验。
1931年国际照明委员会综合了不同实验者的实验结果，得到了RGB颜色匹配函数（color matching functions），其横坐标表示光谱波长，纵坐标表示用以匹配光谱各色所需要三基色刺激值，这些值是以等能量白光为标准的系数，是观察者实验结果的平均值。为了匹配在438.1 nm和546.1 nm之间的光谱色，出现了负值，这就意味匹配这段里的光谱色时，混合颜色需要使用补色才能匹配。虽然使用正值提供的色域还是比较宽的，但像用RGB相加混色原理的CRT虽然可以显示大多数颜色，但不能显示所有的颜色。
CIE 1931 RGB使用红、绿和蓝三基色系统匹配某些可见光谱颜色时，需要使用基色的负值，而且使用也不方便。由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统，因此人们可以选择想要的任何一种基色系统，以避免出现负值，而且使用也方便。1931年国际照明委员会采用了一种新的颜色系统，叫做CIE XYZ系统。这个系统采用想象的X，Y和Z三种基色，它们与可见颜色不相应。CIE选择的X，Y和Z基色具有如下性质：
1、 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；
2、用Y值表示人眼对亮度（luminance）的响应；
3、 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。
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 “1931 CIE 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“CIE 1931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。
CIE 1931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450 nm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400 nm （紫色）到700 nm （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：
1、所有的坐标轴都不在这个实心锥体内；
2、 相应于没有光照的黑色位于坐标的原点；
3、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）；
4、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；
5、所有的可见光都在锥体上。
CIE XYZ的三基色刺激值X，Y和Z对定义颜色很有用，其缺点是使用比较复杂，而且不直观。因此，1931年国际照明委员会为克服这个不足而定义了一个叫做CIE xyY的颜色空间。
定义CIE xyY颜色空间的根据是，对于一种给定的颜色，如果增加它的明度，每一种基色的光通量也要按比例增加，这样才能匹配这种颜色。因此，当颜色点离开原点（X=0,Y=0,Z=0）时，X:Y:Z的比值保持不变。此外，由于色度值仅与波长（色调）和纯度有关，而与总的辐射能量无关，因此在计算颜色的色度时，把X,Y和Z值相对于总的辐射能量=(X+Y+Z）进行规格化，并只需考虑它们的相对比例，因此，x,y,z称为三基色相对系数，于是配色方程可规格化为x+y+z=1。由于三个相对系数x,y,z之和恒为1，这就相当于把XYZ颜色锥体投影到X+Y+Z=1的平面上。
由于z可以从x+y+z=1导出，因此通常不考虑z，而用另外两个系数x和y表示颜色，并绘制以x和y为坐标的二维图形。这就相当于把X+Y+Z=1平面投射到（X,Y）平面，也就是Z=0的平面，这就是CIE xyY色度图。
在CIE xyY系统中，根据颜色坐标（x,y）可确定z，但不能仅从x和y导出三种基色刺激值X，Y和Z，还需要使用携带亮度信息的Y，其值与XYZ中的Y刺激值一致。
CIE xyY色度图是从XYZ直接导出的一个颜色空间，它使用亮度Y参数和颜色坐标x,y来描述颜色。xyY中的Y值与XYZ中的Y刺激值一致，表示颜色的亮度或者光亮度，颜色坐标x,y用来在二维图上指定颜色，这种色度图叫做CIE 1931色度图(CIE 1931 Chromaticity Diagram）。例如一个点在色度图上的坐标是x=0.4832，y=0.3045，那么它的颜色与红苹果的颜色相匹配。
CIE 1931色度图是用标称值表示的CIE色度图，
x表示红色分量，y表示绿色分量。E点代表白光，它的坐标为（0.33，0.33）；环绕在颜色空间边沿的颜色是光谱色，边界代表光谱色的最大饱和度，边界上的数字表示光谱色的波长，其轮廓包含所有的感知色调。所有单色光都位于舌形曲线上，这条曲线就是单色轨迹，曲线旁标注的数字是单色（或称光谱色）光的波长值；自然界中各种实际颜色都位于这条闭合曲线内；RGB系统中选用的物理三基色在色度图的舌形曲线上。