الفضاء اللوني سي آي إي 1931
المخطط اللوني سي آي إي xy والفضاء اللوني سي آي إي xyY

لما كانت العين البشرية ذات ثلاث أنواع من حساسات اللون التي تستجيب للمجالات المختلفة من الأطوال الموجية، فإن الرسم التخطيطي الكامل لجميع الألوان المرئية هو رسم ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك، يمكن تقسيم مفهوم اللون إلى جزئين: السطوع اللونية. مثلا، اللون الأبيض هو لون ساطع، في حين يعد اللون الرمادي هو نسخة أقل سطوعا من ذلك اللون الأبيض. وبكلمات أخرى، لونية اللون الأبيض والرمادي هي واحدة على حين أن سطوعهما مختلف.
صمم الفضاء اللوني سي آي إي XYZ بحيث يكون المتغير Y هو قياس لسطوع اللون. تحدد لونية اللون بمتغيرين مشتقين x وy، وهما قيمتان من القيم الثلاث المسوّاة والتي هي دوال قيم الحفز الثلاثي X، وY، وZ:
يعرف الفضاء اللوني المعرف بالمتغيرات x، وy، وY بالفضاء اللوني سي آي إي (بالإنجليزية: CIE xyY color space)‏ ويستخدم استخداما واسعا لتحديد الألوان في النواحي العملية.
يمكن حساب قيم الحفز الثلاثي X وZ من قيم اللونية x وy وقيمة الحفز الثلاثي Y:
يظهر الشكل على اليمين المخطط اللوني ذا الصلة. المنحني الخارجي هو "المحل الهندسي الطيفي"، مع الأطوال الموجية مبينة بالنانومتر. لاحظ أن المخطط اللوني هو أداة تحدد كيف ستشاهد العين البشرية الضوء ذا الطيف المرئي المحدد. لا يمكن لهذا المخطط اللوني تحديد ألوان الأجسام (أو أحبار الطباعة)، لأن اللونية المشاهدة عند النظر إلى جسم ما تعتمد على المنبع الضوئي أيضا.
رياضيا، x وy هي إحداثيات إسقاطية والألوان في المخطط اللوني تحتل منطقة من مستوى الإسقاط الحقيقي.
يوضح المخطط اللوني عددًا من الخصائص المثيرة للاهتمام للفضاء اللوني اللوني سي آي إي XYZ:
يظهر المخطط جميع اللونيات المرئية للشخص العادي. تظهر هذه اللونيات بالألوان وهذه المنطقة تسمى السلسلة اللونية للرؤية البشرية. السلسلة اللونية لجميع اللونيات المرئية في مخطط سي آي إي هي ذات شكل حدوة الفرس. وتسمى الحافة المنحنية لهذه السلسلة اللونية بالمحل الهندسي الطيفي (spectral locus) للضوء أحادي اللون، بالأطوال الموجية بالنانومتر. يسمى الخط المستقيم في الجزء السفلي من السلسلة اللونية بخط  الألوان القرمزية . هذه الألوان، مع أنها على حدود السلسلة اللونية، ليس لها نظير في الضوء أحادي اللون. تقع الألوان الأقل إشباعا داخل المخطط اللوني مع اللون الأبيض في المركز.
وتعد جميع اللونيات المرئية تتوافق مع القيم غير السلبية x، وy، وz (والقيم غير السلبية لـ X، وY، وZ).
إذا اختارنا أي نقطتين (النقطة تمثل لونا) على المخطط اللوني، فإن جميع الألوان الواقعة على هذا الخط بين النقطتين يمكن تكوينها بمزج هذين اللونين. ويؤدي ذلك إلى أن السلسلة اللونية محدبة الشكل. وبذلك جميع الألوان التي يمكن تشكيلها بمزج ثلاثة منابع تقع ضمن مثلث رؤوسه تلك المنابع، وكذلك الأمر لعدة منابع أيضا.
المزيج المتساوي من لونين ذوي سطوع متساوي لن يقع بالضرورة في وسط القطعة المستقيمة الواصلة بينهما. وعموما، المسافة على المخطط اللوني xy لا تتوافق مع درجة الفرق بين اللونين. في بداية الأربعينيات من القرن التاسع عشر، درس دافيد ماك آدم  طبيعة الحساسية البصرية للفروق اللونية ، ولخص نتائجه في قطع ناقص ماك آدم . وقد طور بناءً على دراسة ماك آدم الفضاء اللوني سي آي إي 1960 ، والفضاء اللوني سي آي إي 1964 ، والفضاء اللوني سي آي إي LUV ، بهدف الوصول إلى انتظام الإحساس اللوني (أي يكون هناك مسافة مساوية في الفضاء اللوني تتوافق مع الفروق اللونية). ومع التحسن الملحوظ في هذه الفضاءات بالنسبة للنظام 1931 سي آي إي، إلا أنهم لم يخلو من التشوهات تماما.
ويمكن ملاحظة أنه بوجود ثلاث منابع حقيقة للضوء، فإن لا يمكن لهذه المنابع أن تغطي كامل السلسلة اللونية للرؤية البشرية. ولا يمكن هندسيا إيجاد ثلاث نقاط تشكل مثلثا يغطي كامل السلسلة اللونية، أو بكلام آخر، السلسلة اللونية للرؤية البشرية ليست مثلثية الشكل.
الضوء ذو القدرة الطيفية المسطحة بالنسبة لطول الموجة (قدرة متساوية في فاصل 1 نانومتر) تتفق مع النقطة (x,y) = (1/3,1/3)