颜色是可见光作用于人眼引起的视觉特性。既与人眼的视觉特性有关，又与所观测的客观辐射有关。对颜色的评价和测量，既要求其测值的正确性，又要求这些测值与人的颜色知觉保持良好的一致性。因此，色度计量是在人眼颜色视觉研究基础上发展的定量测量、计算、评价颜色的科学。

色度学的基本理论是建立在对人眼构造、视觉功能和一系列人眼实验的统计数据上的。英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一T.杨（托马斯·杨，Thomas Young，1773～1829）和德国物理学家、生理学家、发明家H.von 亥姆霍兹（赫尔曼·冯·亥姆霍兹，Hermann von Helmholtz，1821～1894）提出了三色理论：人眼观察到的任何颜色都可以通过红绿蓝三色光的叠加实现匹配。德国生理学家E.赫林（埃瓦尔德·赫林，Ewald Hering，1834～1918）提出了对色理论，成功解释了红绿色盲和视觉残像等现象。这两种看似对立的理论在1957年实现统一，即人眼视网膜的视锥细胞感光特性符合三色理论，而视神经对于感光刺激的处理方式符合对色理论。

1931年，国际照明委员会（CIE）建立了CIE标准色度学系统CIEXYZ，规定了2º视场角的标准色度观察者、标准照明体和标准照明/观测条件。标准色度观察者是对于人眼视网膜2º视场角范围内，黄斑中心凹附近的红、绿、蓝三种色锥细胞对于不同波长光线响应特性的三个匹配函数。当得知任意一条光线的光谱特性，即可得知该光线对于人眼的三刺激值X、Y、Z。如图所示，其中X、Y、Z分别表示红色、绿色和蓝色的刺激程度，Y值也表示了该颜色的明亮程度，只关心色调时可以使用色品坐标公式计算x、y。

人眼可感知的颜色及色品范围

人眼具有三种颜色特性的视锥细胞，图a的三维图是人眼全部可感知颜色，其中X、Y、Z分别表示红、绿、蓝的刺激程度。然而，颜色也可以用明度和色品进行表示，因此CIE也发布了色品坐标x、y、z计算公式，分别表示一种颜色中红、绿、蓝刺激值在三个刺激值中所占的比例。由于x+y+z=1，因此通常只用x、y作为色品坐标。图b的xy色品图就表示了人眼可感知颜色的色品范围，其中马蹄形边缘对应了380～780纳米单波长光的色品，这种特殊的曲线形状是由人眼对于三原色刺激的混色比例所决定的。

由于物体的颜色还会受到照明光源的光谱功率分布以及照明光源与观测角度等因素的影响，CIE规定了标准照明体和标准照明/观测条件。常见的标准照明体有A（2856K色温的卤素灯）、D65（6500K色温的日光）；常见的标准照明/观测条件有0:d、d:0、8:d、d:8、45:0、0:45等。

1964年，CIE公布了10º视场角的标准色度观察者，适用于观察视场角大于4º时的情况。同时，CIE发布了CIELAB和CIELUV色度学系统，对XYZ数据进行了非线性变换，使得L*a*b*以及L*u*v*成为十分接近于人眼视觉特性的均匀色空间，分别广泛应用于物体色与光源色计量。2002年CIE又发布了CIECAM02色貌模型，使用6个色度量，更准确地实现了颜色主观感受的描述。

色度计量分为光源色计量与物体色计量：对于自身发光的光源，通过测量光源的光谱功率分布，即可根据CIEXYZ色度学系统的计算公式，计算得出颜色的三刺激值与色品坐标，进而换算各种其他色度参数。对于物体的色度测量，是通过测量物体的光谱反射比，代入CIEXYZ色度学系统的计算公式，得出三刺激值与色品坐标，进而换算各种其他色度参数。