除了定义标准的光源，CIE还进行了量化标准观察者的实验。标准观察者的定义和发展是所有色彩工具和色彩测量的基础。
1931标准观察者(2°)
1927年，一个测试装置的设计是为了让观察者能够在正确的红色、绿色和蓝色的光线中进行“拨号”，控制其光亮程度以匹配给定的颜色，匹配后所需的三种主要光源的数量被命名为三刺激值，重复这样的测试直到完成可见光谱中的所有代表颜色。
这个实验中使用了2度的视场，这意味着观察者只能使用类似视网膜的区域，也就是所谓的“视网膜”，这是对颜色最敏感的区域。
分别由物理学家John Guild和David Wright进行两组分开的实验，Guild使用7个观察者，Wright使用10个观察者。两组的实验结果在数学上进行的汇总与总结。
实验结果证明，并不是所有的颜色都可以用一组原色来匹配。某些情况下，原色光中的一种必须添加到测试颜色中才能完成匹配，而这样一来就相当于另外两种原色光减去它，结果是：测试颜色由阳性和阴性三刺激值的组合所描述的测试颜色。
为了使数据能够在标准化工作中轻松使用，CIE认为有必要消除所有的负数。为了达到这个目的，他们在数学上改变了标准的三刺激曲线，使所有的红色、绿色和蓝色的反应都是正向的。这一变化意味着新的原色：红色、绿色和蓝色的输出不能由现有的灯产生。尽管如此，1931年的标准观察者曲线被作为普通观察者的“标准”反应曲线。
这三个标准的观察者曲线直接关系到人类的眼睛是如何运作的。它们代表了人类眼睛的三种反应。我们知道这些是我们的颜色匹配函数。这三种颜色匹配函数的符号是x-bar、y-bar和z-bar。这些功能与人类眼睛的光谱灵敏度相对应，在绿色范围内的最高灵敏度(电磁光谱能量为550纳米)。这个标准的观察者函数和相关的数学数据仍然是世界范围的颜色测量和计算的基础。
1964标准观察者(10°)
后来才发现，使用2度观察器计算的颜色值并不总是与视觉评估相关联，因为大多数视觉评估都是在一个大于2度的视场范围内完成的。当使用更广阔的视场时，特别是在蓝绿区域，就会有细微的差别。
1964年，CIE定义了一个补充观察者，以提供更好的与商业色彩匹配的相关性。补充观察者是基于颜色匹配实验，这些实验是用10度的视场进行的。
通过更大的视场的测试，发现标准观察者的可重复性会更好。如今，10度的观察者被广泛应用于色彩的配方和色彩的质量控制。