Le pouvoir de discrimination de l'oeil dépend de la teinte, de la saturation et de la luminosité des couleurs observées. Ceci a comme conséquence que suivant les régions du diagramme CIExy, la sensibilité à différencier des couleurs évolue d'une zone à l'autre. De nombreuses études ont essayé d'apprécier ces variations, comme celle de Mac Adam [] qui a conduit à définir autour de 25 points répartis dans le domaine chromatique, des ellipses dont la taille et l'orientation changent suivant le point de référence pour une même différence minimale de couleur perceptible à l'oeil (cf. figure 19).
On voit que dans le plan , la sensation de différence n'est pas représentée par le même élément de distance, l'espace n'est pas uniforme. Des transformations de l'espace CIE XYZ 1931 ont été proposées afin d'avoir une une corrélation plus homogène entre l'écart de deux couleurs et la perception visuelle d'un observateur normal.
En 1976 la CIE a défini un espace chromatique à peu près uniforme en portant en coordonnées rectangulaires les grandeurs et définies par :
avec
la clarté CIE1976 [] définie par si ou si .
, et sont des valeurs de , et correspondant à l'illuminant utilisé, soit :
La CIE recommande l'utilisation de l'espace CIELUV pour la caractérisation des écrans de visualisation couleur.
L'espace CIELAB est obtenu en portant en coordonnées rectangulaires les grandeurs et définies par :
avec
et définie comme pour l'espace CIELUV.
, et sont les valeurs de , et correspondant à l'illuminant utilisé, soit :
La CIE recommande l'utilisation de l'espace CIELAB pour la caractérisation des surfaces colorées et l'industrie des colorants.