颜色需用三个参数表示。表示颜色的三个参数构成兰维空间，称为颜色空间。在颜色空间中，以任一点为原点在该点任一方向上的相同的距离表示颜色感觉的变化相同，这样的颜色空间称为均匀颜色空间，人们希望有这样的空间，以便从三个参数的变化上直观地了解到颜色的变化。

首先 ， Y刺激值不是均匀的。因为明度 Y是通过实验确定的一个均匀亮度标度，研究工作证明 Y 刺激值和明度 Y是非线性的，几个重要的关系如下: （1）平方根公式 V = 10 Y 1 / 2 V=10Y^{1/2} V=10Y1/2 （2）五次多项式 100 Y M g O = 1.2219 V − 0.23111 V 2 + 0.23951 V 3 − 0.021009 V 4 + 0.0008404 V 5 {100Y\over{MgO}}=1.2219 V -0.23111 V ^2 +0.23951 V^ 3 -0.021 009 V ^4 +0.000 840 4 V^ 5 MgO100Y​=1.2219V−0.23111V2+0.23951V3−0.021009V4+0.0008404V5 式中 ， Y(MgO)为氧化镁的亮度因数。

（3）立方根公式 W = 10 V = 25 Y 1 / 3 − 17 W=10V=25Y^{1/3}-17 W=10V=25Y1/3−17 （4）对数公式 V = 0.25 + l g Y V=0.25+lg Y V=0.25+lgY （5）DIN系统的公式 V = 6.17231 g ( 40.7 Y + 1 ) V = 6.1 72 31g(40.7Y +1) V=6.17231g(40.7Y+1)

以上充分说明了 Y刺激值和明度 V之间的非线性关系。

其次 ， 1931CIE(x， y)色品图也不是均匀的颜色平面。实验证明，色品图上不同部位的颜色开始变化时的色品坐标变化是不相同的。颜色变化时色品图上对应的距离变化量称为颜色宽容量。下图表示了莱特和彼特的实验结果，图上不同长度的线段表示颜色的宽容量。 下图表示麦克亚当的实验结果，是在色品图的不同部位选择了 25个点，对每一个点在5~9个方向上测出宽容量。结果表明，在色品图上不同部位的颜色宽容量不同，即使在同一色品点的不同方向上的颜色宽容量也不同，图上的小椭圆表明颜色宽容量随方向不同而不同。

西尔伯斯坦证明了均匀颜色空间不是欧几里得空间，均匀色品图也不是平面的，但是近似均匀的颜色空间是可能建立起来的，现介绍如下:

用明度指数W*、色度指数 U和V三个参数表示颜色。明度指数W定义为 W ∗ = 25 Y 1 / 3 − 17 ( 1 ≤ Y ≤ 100 ) W^*=25Y^{1/3}-17 (1≤Y≤100) W∗=25Y1/3−17(1≤Y≤100) 色度指数 U和V*定义为： { U ∗ = 13 W ∗ ( u − u 0 ) V ∗ = 13 W ∗ ( v − v 0 ) \begin{cases} U^* =13W^*(u-u_{0})\\ V^*=13W^*(v-v_{0}) \end{cases} {U∗=13W∗(u−u0​)V∗=13W∗(v−v0​)​ 式中， u = 4 X X + 15 Y + 3 Z , v = 6 Y X + 15 Y + 3 Z u={{4X}\over{X+15Y+3Z}},v={{6Y}\over{X+15Y+3Z}} u=X+15Y+3Z4X​,v=X+15Y+3Z6Y​ u 0 = 4 X 0 X 0 + 15 Y 0 + 3 Z 0 , v 0 = 6 Y 0 X 0 + 15 Y 0 + 3 Z 0 u_{0}={{4X_{0}}\over{X_{0}+15Y_{0}+3Z_{0}}},v_{0}={{6Y_{0}}\over{X_{0}+15Y_{0}+3Z_{0}}} u0​=X0​+15Y0​+3Z0​4X0​​,v0​=X0​+15Y0​+3Z0​6Y0​​ 式中 u和 v为 CIEI964均匀标度色品图的色品坐标 ，u0和v0为标准光源在上述色品图上的色品坐标。

均匀颜色空间中两颜色点之间的距离表示两颜色的色差。设颜色 1 和 2的颜色坐标分别为 W 1 ∗ , U 1 ∗ , V 1 ∗ W^*_{1}, U^*_{1},V^*_{1} W1∗​,U1∗​,V1∗​和 W 2 ∗ , U 2 ∗ , V 2 ∗ W^*_{2}, U^*_{2},V^*_{2} W2∗​,U2∗​,V2∗​。两种颜色的坐标差为 Δ W ∗ = W 2 ∗ − W 1 ∗ , Δ U ∗ = U 2 ∗ − U 1 ∗ , Δ V ∗ = V 2 ∗ − V 1 ∗ \Delta{W^*}=W^*_{2}-W^*_{1},\Delta{U^*}=U^*_{2}-U^*_{1},\Delta{V^*}=V^*_{2}-V^*_{1} ΔW∗=W2∗​−W1∗​,ΔU∗=U2∗​−U1∗​,ΔV∗=V2∗​−V1∗​

则色差定义为 Δ E = [ ( Δ W ∗ ) 2 + ( Δ U ∗ ) 2 + ( Δ V ∗ ) 2 ] 1 / 2 \Delta E=[(\Delta{W^*})^2+(\Delta{U^*})^2+(\Delta{V^*})^2]^{1/2} ΔE=[(ΔW∗)2+(ΔU∗)2+(ΔV∗)2]1/2 以上公式适用于视场角小于 4° 的情况。对于 10°大视场，应用 X 10 ， Y 10 ， Z 10 X_{10}，Y_{10}，Z_{10} X10​，Y10​，Z10​代替 X,Y, Z，式中其他量 也应加下标 “10”，以示区别。人眼恰可分辨的颜色差别称为色差ΔE，其单位为 NBS (美国国家标准的英文缩写)， 1 NBS 相当于在最优实验条件下人眼色差的五倍，即色差为 0.2NBS 时，人眼能判别出颜色的不同。

CIE1976( L*，u*，v*)均匀颜色空间表示颜色的三个参数为米制明度L* 和米制色度u*，v*，即： { L ∗ = 116 ( Y / Y 0 ) 1 / 3 − 16 Y / Y 0 > 0.01 u ∗ = 13 L ∗ ( u − u 0 ) v ∗ = 13 L ∗ ( v ′ − v 0 ′ ) \begin{cases} L^* =116(Y/Y_{0})^{1/3}-16\\ Y/Y_{0}>0.01\\ u^*=13L^*(u-u_{0})\\ v^*=13L^*(v'-v'_{0}) \end{cases} ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧​L∗=116(Y/Y0​)1/3−16Y/Y0​>0.01u∗=13L∗(u−u0​)v∗=13L∗(v′−v0′​)​ u ′ = 4 X X + 15 Y + 3 Z , v ′ = 9 Y X + 15 Y + 3 Z u'={{4X}\over{X+15Y+3Z}},v'={{9Y}\over{X+15Y+3Z}} u′=X+15Y+3Z4X​,v′=X+15Y+3Z9Y​ u 0 ′ = 4 X 0 X 0 + 15 Y 0 + 3 Z 0 , v 0 ′ = 9 Y 0 X 0 + 15 Y 0 + 3 Z 0 u'_{0}={{4X_{0}}\over{X_{0}+15Y_{0}+3Z_{0}}},v'_{0}={{9Y_{0}}\over{X_{0}+15Y_{0}+3Z_{0}}} u0′​=X0​+15Y0​+3Z0​4X0​​,v0′​=X0​+15Y0​+3Z0​9Y0​​ 式中 ， u ′ , v ′ 和 u 0 ′ , v 0 ′ u',v'和u'_{0},v'_{0} u′,v′和u0′​,v0′​ 分别为 CIE1976 ( L ∗ ， u ∗ ， v ∗ L^* ，u^*，v^* L∗，u∗，v∗)均匀颜色空间颜色样品和照明光源在均匀标度色品图上 的色品坐标； X ， Y ， Z 为被考虑颜色的三刺激值 X 0 , Y 0 , Z 0 X_{0},Y_{0},Z_{0} X0​,Y0​,Z0​是完全漫反射体的三刺激值，并规定 Y 0 = 100 Y_{0}=100 Y0​=100。在该系统中，两种颜色的色差按下式计算： Δ E C I E ( L ∗ , u ∗ , v ∗ ) = [ ( Δ L ∗ ) 2 + ( Δ u ∗ ) 2 + ( Δ v ∗ ) 2 ] 1 / 2 \Delta E_{CIE}(L^*,u^*, v^*)=[(\Delta{L^*})^2+(\Delta{u^*})^2+(\Delta{v^*})^2]^{1/2} ΔECIE​(L∗,u∗,v∗)=[(ΔL∗)2+(Δu∗)2+(Δv∗)2]1/2 式中 Δ L ∗ = L 2 ∗ − L 1 ∗ , Δ u ∗ = u 2 ∗ − u 1 ∗ , Δ v ∗ = v 2 ∗ − v 1 ∗ \Delta{L^*}=L^*_{2}-L^*_{1},\Delta{u^*}=u^*_{2}-u^*_{1},\Delta{v^*}=v^*_{2}-v^*_{1} ΔL∗=L2∗​−L1∗​,Δu∗=u2∗​−u1∗​,Δv∗=v2∗​−v1∗​

这是另外一种均匀颜色空间系统，其表示颜色的三个参数为米制明度L* 和米制色度a*，b*， 定义为: { L ∗ = 116 ( Y / Y 0 ) 1 / 3 − 16 Y / Y 0 > 0.01 a ∗ = 500 [ ( X / X 0 1 / 3 ) − ( Y / Y 0 1 / 3 ) ] b ∗ = 200 [ ( Y / Y 0 1 / 3 ) − ( Z / Z 0 1 / 3 ) ] \begin{cases} L^* =116(Y/Y_{0})^{1/3}-16\\ Y/Y_{0}>0.01\\ a^*=500[({X/{X_{0}}^{1/3}})-({Y/{Y_{0}}^{1/3}})]\\ b^*=200[({Y/{Y_{0}}^{1/3}})-({Z/{Z_{0}}^{1/3}})]\\ \end{cases} ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧​L∗=116(Y/Y0​)1/3−16Y/Y0​>0.01a∗=500[(X/X0​1/3)−(Y/Y0​1/3)]b∗=200[(Y/Y0​1/3)−(Z/Z0​1/3)]​ X , Y , Z和X0,Y0,Z0的含义与之前章节所述一样。 此系统的色差表示式为： Δ E C I E ( L ∗ , a ∗ , b ∗ ) = [ ( Δ L ∗ ) 2 + ( Δ a ∗ ) 2 + ( Δ b ∗ ) 2 ] 1 / 2 \Delta E_{CIE}(L^*,a^*, b^*)=[(\Delta{L^*})^2+(\Delta{a^*})^2+(\Delta{b^*})^2]^{1/2} ΔECIE​(L∗,a∗,b∗)=[(ΔL∗)2+(Δa∗)2+(Δb∗)2]1/2 式中 Δ L ∗ = L 2 ∗ − L 1 ∗ , Δ a ∗ = a 2 ∗ − a 1 ∗ , Δ b ∗ = b 2 ∗ − b 1 ∗ \Delta{L^*}=L^*_{2}-L^*_{1},\Delta{a^*}=a^*_{2}-a^*_{1},\Delta{b^*}=b^*_{2}-b^*_{1} ΔL∗=L2∗​−L1∗​,Δa∗=a2∗​−a1∗​,Δb∗=b2∗​−b1∗​

本系统中的L表示颜色明亮的量：a为红色在颜色中占有的成分；-a表示红色的补色在颜色中占有的成分；b为颜色中黄色的成分;-b为颜色中黄色的补色占有的成分。上图表示了 (L ， a*，b*)均匀颜色空间，图中的 C ∗ = [ ( a ∗ ) 2 + ( b ∗ ) 2 ] 1 / 2 C^*=[(a^*)^2+(b^*)^2]^{1/2} C∗=[(a∗)2+(b∗)2]1/2 称为颜色的彩度，它可表示颜色的饱和度；而 H = a r c t a n ( b ∗ / a ∗ ) H=arctan(b^*/a^*) H=arctan(b∗/a∗)为色调角。