许多颜色色光，在视觉上可以用红、绿、蓝三个色光以不同的比例混合得到。这三个原色的选择并不是唯一的。
于是，有了不同红、绿、蓝三原色进行颜色匹配的实验研究。这里，特别说明的是“匹配”的含义。所谓“颜色匹配”，是指通过色光的混合，使混合出来的颜色与某一颜色光在视觉上一致的过程。由第1章内容可知，视觉上的一致是颜色的视觉属性，即明度、色调和饱和度的一致，而不是其色光光谱性能的一致。
在这些研究中，有代表性的是1928～1929年莱特（W.D.Wright）和吉尔德（J.Guid）的成果。前者使用的三个原色是650nm的红光、530nm的绿光和460nm的蓝光，而后者使用的是630nm的红光、542nm的绿光和460nm的蓝光，都是小视场（2°视场）的情况。
如果把三个原色转换成700nm、546.1nm和435.8nm的单色光，并将三个原色光的单位调整到相等的数量匹配出等能白光（光谱能量分布为一个常数，看起来是白色），则两人的实验结果非常一致。因此，CIE规定，就使用700nm的红、546.1nm的绿和435.8nm的蓝这三个原色的匹配结果来定量颜色。其方法就是要用匹配所用的三原色的数量来表示，即描述那个被匹配的颜色。也就是说，匹配出这个颜色光用了多少700nm的红光、546.1nm的绿光和435.8nm的蓝光，这三个原色光的数量值便用来表示这个被匹配的色光颜色。
如果用（R）、（G）、（B）表示红、绿、蓝三个原色，一个色光颜色（C）的匹配过程可以用下面的方程表示：
式中的R、G、B分别表示所用原色的数量，“≡”表示的是视觉上的一致。该方程称为颜色匹配方程。
按照上面的思路，被匹配色光颜色（C）的定量描述值便是R、G、B，称为三刺激值。这样三刺激值便成为颜色定量描述的一种方法。
到此，我们应该注意到一个问题：为什么三刺激值就能确切地定量一个颜色呢？回顾颜色的视觉属性，包括明度、色调和饱和度，也是三个量。其实，这不是巧合，而是内在的关联。正是因为三刺激值赖以产生的相互独立的三个原色所能混合出的颜色只是三个视觉上的属性与被匹配的颜色一致，才形成了三个颜色属性需要三个独立变量来支撑的结果。如果要是混合色光在光谱性能上也要与被匹配色光一致的话，那就不是三个独立原色、三刺激值的问题了。
进一步，如果将所需三原色中任何一个色光数量所占总色光量的比例也用来描述那个被匹配的颜色，则称为被匹配色光颜色的色品坐标。如下：(www.xing528.com)
（2-2）式中有r+g+b=1，因此，只有两个量独立，通常选择r和g，称为颜色的色品坐标，对应的二维图称为色品图。显然，色品坐标所描述的颜色，因其只有两个量而不足以描述颜色完整的视觉三属性。
实验发现，尽管选用了自然界最饱和的光谱色作为三原色，但仍有些色光的颜色不能由这三个光谱原色匹配出来，如一些高饱和的光谱色。这时，必须要其中某个原色离开它的混合群体（三原色群体）而移至被匹配的高饱和色一方。如果也用颜色匹配方程表示这一过程，则可能为：
而如果再回到（2-1）式来表示，则势必造成R值变成负值。这种结果在上述三种光谱三原色的情况都有。
1931年，CIE将用700nm的红光、546.1nm的绿光和435.8nm的蓝光三原色匹配出每一个能量相等的光谱色光所需三原色的数量，称为光谱三刺激值，汇总如图2-1所示，称为CIE 1931-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值函数。
图中的
为光谱三刺激值符号，标准观察者代表视觉正常的观察者的平均行为。匹配某些光谱色光时，需要的红原色量即为负数。负值的问题在理解上有一定的难度，于是，便催生了下一节内容。
无论怎样，基于莱特和吉尔德实验结果的CIE 1931-RGB系统，给出了颜色的定量描述方法，明确了颜色的三刺激值和色品坐标概念。
图2-1 CIE 1931-RGB标准色度观察者光谱三刺激值曲线
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