三刺激值是引起人体视网膜对某种颜色感觉的三种原色的刺激程度之量的表示。裉据杨－亥姆霍兹的三原色理论，色的感觉是由于三种原色光刺激的综合结果。在红、绿，蓝三原色系统中，红。绿、蓝的刺激量分别以R、G、B表示之。由于从实际光谱中选定的红、绿、蓝三原色光不可能调(匹)配出存在于自然界的所有色彩，所以，CIE于1931年从理论上假设了并不存在于自然界的三种原色，即理论三原色，以X，Y，Z表示，以期从理论上来调(匹)配一切色彩。形成了XYZ测色系统。X原色相当于饱和度比光谱红还要高的红紫，Y原色相当于饱和度比520毫微米的光谱绿还要高的绿，Z原色相当于饱和度比477毫微米的光谱蓝还要高的蓝。这三种理论原色的刺激量以X，Y，Z表示之，即所谓的三刺激值。

　　简单说：三刺激值可通过下列测定而计算之： 

　　1．物体在可见光谱中正常间隔情况下的反射(或透射)率，并乘以这些量度； 

　　2．理论照度中同样波长的相应能量； 

　　3．同样波长的每一个的三色调(匹)配函数； 

　　4．每三套产物的总和，以这种方法得到的三刺激值叫重量纵(坐)标法。测定三刺激值的方法还有一种叫选择纵(坐)标法，即在特别选择的波长条件下测定反射(或透射)率的方法。 

　　如果被测定的有色物质的每个三刺激值被三个总和除，则每种原色在总刺激部分中所占的比例就极易得到，因为它们的总数为1，0000。两个系数就足可说明色性(Chromaticity)了。(所谓色性，就是指色相和纯度的综合量。一般以色性来叙述颜色时，是不考虑明度的，由色性图上的色性坐标表示之。这样就可将三度立体的空间投影简化成了平面上的点，大大地简化了颜色的计算与叙述)。这种比例数值就叫色性坐标(Chromaticity Coordinates)，或色性系数(Chromaticity Coefficients)，也叫三色系数(Trichromatic Coefficients)。显然，所谓色性系数，就是指某原色的刺激量在三种原色的总刺激量中所占的比例。 

　　色性系数以x，y，z，表示之： 

　　有了色性系数，就可以在色性图中确定它的位置了。 

　　色性图就是在色性坐标系统中表示色性的曲线图象。 

　　CIE色性图是表示CIE(颜色)系统XYZ色性的曲线图象，位于等明度平面上，即它是一张平面图，在这张平面图上，所有的坐标的明度是相等的。由x和y组成坐标系。 

　　马蹄形曲线，即400-520-700为光谱色轨迹。连接光谱色轨迹两顶点的直线，即400-700为紫界，为纯紫色轨迹，系由波长为400毫微米和700毫微米的光谱色以各种比例混合而成。自然界的一切色彩都在这两条轨迹所构成的封闭图形内。封闭图形内的曲线，即24000—4500—1000度，为普朗克轨迹。它是具有不同温度的普朗克辐射体的色性轨迹。图中A，B，C，则为三个光源的坐标。 

　　马蹄形(弧形)曲线是光谱轨迹，从光谱的红端到540nm处（即其色性坐标Sλ=5nm处）。

　　光谱的轨迹几乎是条直线。此后光谱轨迹突然转弯，颜色从绿转为蓝—绿，蓝—绿色又从510nm到480nm伸展开来，带有一定的曲率，蓝和紫色波段则压缩在光谱轨迹尾部的较短范围内。光谱轨迹的这种特殊形状是由人眼对三原色刺激的混合比例所决定的。连接400nm和700nm的直线是光谱上所没有的由紫到红的颜色。光谱轨迹曲线以及连接光谱轨迹两端所形成的马蹄形内是包括一切物理上能实现的颜色，而坐标系统的原色点，即三角形的三个角顶〔红原色点(X)：x=1，y=z=0，绿原色点(Y)：y＝l，x=z=0，蓝原色点(Z)：z=1，x=y=0)〕都落在这个区域之外，也就是说，原色点的色性是假想的，在物理上是不可能实现的。同样，凡是落在光谱轨迹和由红端到紫端直线范围以外的颜色也都是不能由真实光线产生的颜色。
 
　　y=0的直线与亮度是无关的，光波轨迹的短波一端紧靠这条线，这意味着，虽然短波光刺激能够引起标准观察者的反应(即在普通观察条件下产生蓝紫色感觉)，但380—420nm波长的辐通量在视觉上只有很低的亮度。 

　　据此可以知道，任何一个颜色在色性图中都会占有一个位置。 

　　根据色性图还可以推算出由两种颜色相混合所得到的各种中间色。例如将颜色Q和颜色S相加，则可得到由Q到S直线上的各种过渡颜色。以这一直线上的T点为例，由C通过T抵达572nm光谱轨迹处，则T颜色的主波长就是572nm。由于光谱轨迹的形状是近似直线或呈凸形的，故任何两个波长光相混合所得到的混合色必然在光谱轨迹上，或在光谱轨迹所包围的面积之内，而绝不会在光谱轨迹以外。 

　　CIE色性图上的光谱轨迹还可表现如下的颜色视觉特点： 

　　由光谱轨迹色性坐标表可见，靠近长波末端700—770nm的光谱波段具有一个恒定的色性值，即都是x=0．7347，y=0．2653，z=0，所以在色性图上只由一个点来代表。只要将700—770nm这段光谱轨迹上的任何两个颜色调整到相同的明度，则这两个颜色在人眼看来都是一样的。 

　　光谱轨迹540—700nm这一段在颜色三角形上的坐标是x+y=1，这是一条与马蹄形光谱轨迹上的XY边重合的直线。这意味着在这段光谱范围内的任何光谱色(饱和色)都可通过540nm和700nm两种波长的光线以一定比例相混合而产生。 

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　　光谱轨迹380—540nm一段是条曲线，它意味着．在此范围内的一对光线的混合不能产生二者之间的位于光谱轨迹上的颜色，而只能产生由光谱轨迹所包围的面积内的混合色。前已谈及，光谱轨迹上的颜色的饱和度最高，而离开轨迹愈远并愈靠近C点的，则饱和度愈低。因此，在380—540nm波长范围内，随着两个光谱色波长间隔的增加，其混合色的饱和度也就愈低。 

　　色性系数x，y，z，的计算还可通过下述例子来进一步地加以说明：例如有两个颜色的三刺激值为1．X=49．00，Y=50．00，Z＝59．00；2．X＝5．88，Y=6．00，Z=7．08。由于色相和饱和度(色性)的严格关系不太明显，所以，在计算出了色性坐标后，才发现它们是相同的。即这两个颜色的色性系数是相同的(x=0.3101，y=0．3164)。只是在亮度Y上有差别而已。 

　　根据前面提到的公式可以看出，在三个色性坐标中，x，y是最实用的，因为有了这两个系数，就可以确定一个颜色在色性图中的位置了。

　　有些色性图是表示颜色的加法混合的。如果将两个不同色性的光加混在一起，则其色性应在二者之间，并能以直线将它们连接起来。如果两个颜色加混后生成白光，则这两个色谓之互为补色。如果将三个彩色的光加混在一起，则所有混合后的情况，都应当在三角形的界内。 

　　色性图的这些混合特性，也可用以叙述非光谱色和以短波长紫光和长波长红光所混合组成的紫色。 

　　色性图的这些加法混合特性，还可以引出一些关于颜色数值的其它情况来。 

　　至此可以看出，在CIE颜色系统中，我们可以讨论三种情况：1．三刺激值X，Y，Z，；2．色性坐标x，y，和反射(或透射)亮度Y；3．主波长，兴奋纯度和反射(或透射)亮度Y。 

　　正确的孟塞尔数据是先通过测定CIE色性坐标x，y，和Y，然后再换算而成的。孟塞尔明度值V可从Y计算之： 

　　Y＝1．2219V－0．23111V2+0．23951V3－0．021009V4+0．000840V5 

　　但是一套CIE的坐标的严格色相和饱和度，必须将孟塞尔数据画在色性图上后才能得到。 

　　在1964年，CIE又推荐了一套以10°角视野测定的颜色调(匹)配函数，如在三刺激值和色性坐标旁标以10者(如X10,Y10,Z10，；x10，y10)，则表示它们有别于1931年以2°视野测得的数据。 

　　此外，CIE还推荐了一套新的日光光源，波长定为300—830nm。由于其中含有蓝色荧光染料或颜料，故300－380nm的紫外部分，也可准确地说明颜色的情况。它们以符号D作代表，并在右下方标以相关的色温，如D65的有关色温为6504°K。它与最通用的光源C近似。 

　　色性图如同一张看得见的彩色地图一样，在测定点与点之间的相对距离和方向方面是很有用的。但是色性图不能指出亮度Y的情况。 

　　从单组分的色性坐标中去研究有色物质混合后的色彩，往往是得不到正确的估计的。两个光加混后的色性坐标，是在连接每个色性坐标的一根直线上。但当我们将有色物质(染料或颜料)混合后，得到的却是减法混合。在这种情况下，两种以上的有色物质混合后的颜色取决于它们的光学特性，透明有色物质中对光的选择性吸收、以及如颜料的对光的吸收作用及扩散作用等等。例如黄颜料呈黄色，是因为它们选择性地吸收了400—450nm的紫色光，并选择性地扩散了其余的光：绿、绿黄、橙和红光(扩散的红和绿光加混后就成黄光)的结果。 

　　在CIE(颜色)系统中涉及了所谓(三)原色，加法三原色，减法三原色等问题，它们的概念如下： 

　　原色(Primary Colors)：光谱中一定波长的光波，非其它色光所能混合者，而它们却能以不同的比例组成各种颜色的色光，根据杨－亥姆霍兹三色理论，人眼的视觉神经中只存在对红、绿、蓝三种色光起感应的单元，所有其它色的感觉都是这三种单元的感应之复合的结果，所以就把红，绿，蓝三种色光叫做三原色。CIE确定的三原色光的波长及其色相如下：红光700nm；绿光546．1nm；蓝光435．8nm。

　　以上，是关于光的原色概念。在工业实用上，一般是把黄、品(红)、青(蓝)三种有色体(物质)称为三原色的。 

　　为了区别这两种三原色，把光的三原色称为“加色法”或“加法三原色(Additive Primary Colors)”。而把有色体(物质)的三原色称为“减色法”或“减法三原色(Subtractive Primary Colors)”。 

　　前已提及，白色光是各种有色光的混合，色光混合得愈多，就愈明亮，也愈近于白色。在光谱中，红和蓝绿，紫和黄绿、蓝和黄等互补色的混合都成白光，所以两种(或两种以上)色光的混合会导致色亮度的增加。有色体(物质)的三原色为黄，品，青(习惯上叫黄，红、蓝)。减法三原色的色相即为光三原色的相应的补色色相，所以减法三原色能与光三原色一样，可以混合出任何颜色。有色体产生颜色，是由于它们的吸收作用及扩散作用的结果。例如把两种颜料混合，可以得到另一种颜色，这不能导致色亮度的增加，而能使色亮度减小。黄和青两种颜料混合后可以得到绿色，这是因为黄颜料会吸收蓝色一端的波长，青颜料会吸收红色一端的波长，两种颜料混合后，只有绿色波长不被吸收之故。所以，颜料的品种混合得愈多，吸收的光线也愈多，结果会变成黑色。 

　　光的混合会使色亮度增加。有色体的混合会使色亮度减小。所以虽然同样是颜色的混合，但混合后产生的混合颜色却不相同。 

　　复色(Compound Colors)：由三种原色混合而成的颜色都可称作复色，由于比例不同就可得到各种不同的复色。 

　　在加法混合时，复色有： 

　　白光=1份红光+1份蓝光+1份绿光，等等。 

　　在减法混合时，复色有：黑=1份黄+1份品(红)+1份青，等等。

　　中间色，简称间色(Intermedlate Colors)：是由两种颜色混合而成的。随两种原色的比例不同就可以混合成各种间色。 

　　在加法混合时，间色有： 

　　黄光=1份绿光+1份红光。 

　　品红光=1份蓝光+1份红光。 

　　青光=1份绿光+1份蓝光，等等。 

　　在减法混合时，间色有： 

　　红=1份品红+1份黄。 

　　绿=l份青+1份黄。 

　　蓝=1份品红+1份青。 

　　橙红=2份品红+1份黄。 

　　黄绿=2份黄+1份青。 

　　红紫=2份品红+1份青，等等。