使用三刺激值来定量描述颜色是一种可行的方法。为了测得物体的三刺激值，需要研究人眼对颜色的感知特性，但是不同人的视觉特性有所差异，因此采用多人的平均值来代表人眼的平均视觉感知特性。很多人做过实验，只是使用的三原色和确认三刺激值单位的方法不同导致数据无法统一。1931年CIE组织在莱特和吉尔德两人的颜色匹配实验基础上，改变了三原色的波长并以相等数量的三原色匹配出等能白光的方式来确定三刺激值单位。三个实验的差别如下表所示。
1.CIE1931RGB色度系统
2.CIE1931XYZ色度系统
CIE1931RGB会存在负值，用起来不方便也不易于理解，因此进行了数学转换，用假想的三个原色XYZ代替了RGB系统的三原色并选择匹配等能白光确定三刺激值的单位。
如何确定假想三原色XYZ？需要考虑的因素如下：
- 要想消除负坐标值，必须使XYZ三原色包围所有的颜色范围；
- 规定XZ两个原色只代表色度，没有亮度，全部亮度都由Y承担；
- 光谱轨迹曲线从540nm附近到700nm在r-g色坐标图上近似一条135度的直线，直线上所有颜色都可以有这两个单色光混合而成；
- YZ边与光谱轨迹上503nm的点的切线重合；
- 以相等数量的三刺激值匹配等能白光来确定三刺激值单位；