颜色的定量表征是一种心理物理量，三原色匹配或混合是CIE标准色度系统的物理基础。颜色的混合可以是色光的混合，也可以是染料的混合，色光的混合成为颜色相加混合，染料的混合则为颜色相减混合。将几种色光同时或快速先后继时刺激人的视觉感官，便会产生不同于原来颜色的新色觉，这是颜色相加混合的基本方法。图1为采用红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色相加混合匹配实验装置示意图。

图1 三原色相加混合匹配实验装置示意图

通过调节三原色光的强度来改变其混合后的颜色，当视场中两部分光色相同时，视场中间的分界线消失，两部分合为同一视场，此时认为待配光与三原色混合后的光色达到一致，这种把两种颜色调节到视觉上相同的方法叫做颜色匹配，对不同的待配光达到匹配时三原色的光强度值也不同。实验证明，几乎所有的颜色都可以用三原色按某个特定的比例混合而成，颜色匹配可以使用颜色匹配方程表示如下：

C=c（C）=r（R）+g（G）+b（B）

式中r、g、b称为颜色C的三刺激值。

在可见光380~780nm范围内，每隔一定的波长间隔如10nm，对各个波长的光谱色进行一系列颜色匹配实验，可以得到相应的一组颜色匹配方程，如图2所示：

图2 380~780nm范围内波长间隔10nm各个波长的光谱色颜色匹配方程

经过这样的匹配实验得到的如图4.1.3所示的一组曲线r（λ）、g（λ）、b（λ），称为光谱三刺激值曲线。

图3 CIE1931RGB色度系统标光谱三刺激值曲线

一般的颜色并不是简单的光谱色，而往往是由多种光谱色组成的。设待测光的光谱分布函数为ψ（λ）、由混色原理按波长加权光谱三刺激值就可以得出每个波长的三刺激值，然后进行相加求和就可以计算出待测光的三刺激值。

但是，在由上述CIE1931RGB色度系统计算一般颜色的三刺激值时会出现负值，这给大量的数据处理带来了不便。因此国际照明委员会（CIE）引入了一组假想的三原色（X）、（Y）、（Z），并推荐了一组新的光谱三刺激值函数，即CIE1931XYZ色度系统标准色度观察者光谱三刺激值x（λ）、y（λ）、z（λ），如图4所示。

图4 CIE1931XYZ色度系统标准色度观察者光谱三刺激值曲线

则CIE1931XYZ色度系统颜色匹配方程可以表示如下：

C=C（C）=X（X）+Y（Y）+Z（Z）

令x=X/(X+Y+Z)，y=Y/(X+Y+Z)，z=Z/(X+Y+Z)，则x+y+z=1。

其中x，y，z称为颜色C的色品坐标的色品坐标（（简称色坐标简称色坐标）），其物理含义分别表示颜色C中假想三原色原色（（X）、（Y）、（Z）各自占有的比例各自占有的比例。