RGB color model

RGB color model

RGB”在这里重定向。对于其他用途，请参阅RGB（消歧）。
加色混合的表示。白色屏幕上的原色光投影显示二次色，其中两个重叠;红色，绿色和蓝色三者的强度相等的组合使得白色。
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添加颜色与CD封面混合

RGB颜色模型是一种加色模型，其中红，绿和蓝光以各种方式添加在一起以再现各种颜色。这个名字来自最初的添加原色，红色，绿色和蓝色。

RGB颜色模型的主要目的是用于电子系统（例如电视机和计算机）中图像的感测，表示和显示，尽管它已用于传统摄影。在电子时代之前，基于人类对颜色的感知，RGB颜色模型已经成为背后的坚实理论。

RGB是依赖于设备的颜色模型：不同设备检测或再现给定的RGB值的方式不同，因为颜色元素及其对各个R，G和B级别的响应因制造商而异;或者甚至随着时间的推移在同一设备中。因此，如果没有某种颜色管理，RGB值不会在不同设备上定义相同的颜色。

典型的RGB输入设备是彩色电视机和摄像机，图像扫描仪和数码相机。典型的RGB输出设备是各种技术（CRT，LCD，等离子，OLED，量子点等），计算机和移动电话显示器，视频投影仪，多色LED显示器和JumboTron等大屏幕的电视机。另一方面，彩色打印机不是RGB设备，而是减色设备（通常是CMYK颜色模型）。

本文讨论使用RGB颜色模型的所有不同颜色空间的通用概念，这些颜色空间在彩色图像生成技术的一个或另一个实现中使用。

Additive colors

添加颜色
添加颜色混合：将红色添加到绿色会产生黄色;红色添加到蓝色产生洋红色;将绿色添加到蓝色产生青色;将所有三种主色一起加入白色白色。

要成为RGB颜色，必须叠加三个光束（一个红色，一个绿色和一个蓝色）（例如，通过从黑色屏幕发射或从白色屏幕反射）。三个光束中的每一个被称为该颜色的一个分量，并且它们中的每一个在混合物中具有从完全离开到完全离开的任意强度。

RGB颜色模型是三个光束加在一起的意义上的加法，并且它们的光谱加上波长作为波长，以形成最终颜色的光谱。[1] [2]这取决于适用于油漆，油墨，染料和其他物质的减色模型。由于其特性，这三种颜色会产生白色，这与物理颜色形成鲜明对比，例如混合时产生黑色的染料。

每个组件的零强度给出最黑的颜色（不发光，被认为是黑色），每个组件的全强度给出一个白色;这种白色的质量取决于主要光源的性质，但是如果它们平衡良好，则结果是与系统白点相匹配的中性白色。当组件的强度相同时，根据强度的不同，结果是灰色，深色或浅色。强度是不同的，结果是彩色色调，或多或少取决于所用原色强度的最强和最弱的差异。

当这些部件中的一个具有最强强度，颜色是接近这个原色（带红色，带绿色或蓝色）的色相，而当两个组件具有相同的强度最强，则颜色是二次色的色相（阴影青色，品红色或黄色）。第二种颜色由相同强度的两种原色的总和形成：青色是绿色+蓝色，品红色是红色+蓝色，黄色是红色+绿色。每种次要颜色都是一种主要颜色的补充;青色补足红色，品红补充绿色，黄色补充蓝色。

RGB颜色模型本身没有定义红色，绿色和蓝色比色的意思，绝对的，但相对于原色。当确定红色，绿色和蓝色原色的确切色度时，颜色模型将变为绝对色彩空间，以sRGB或Adobe RGB搜索;有关更多细节，请参阅RGB色彩空间。

选择红色，绿色和蓝色的物理原则
一组原色（如sRGB原色）定义了一个颜色三角形;只有在这个三角形内的颜色可以通过混合原色再现。颜色三角形之外的颜色在这里显示为灰色。显示了sRGB的初选和D65白点。

原色的选择与人眼的生理机能有关;良好的初选是刺激，使人脑细胞对不同波长的光的反应之间的差异最大化，并且形成一个大的颜色三角形[3]。

人眼（锥形细胞）中的正常三种光敏感光细胞对黄色（长波长或L），绿色（中等或M）和紫色（短或S）光（570nm附近的峰值波长） ，分别为540nm和440nm [3]）。在绿色至橙色区域中。绿色至橙色区域中颜色之间的颜色差异。

例如，假设橙色波长范围内的光（大约577nm到597nm）进入眼睛并撞击视网膜。这些波长的光将激活视网膜的中波长和长波长锥，但不是长波长的细胞会响应更多。对大脑的反应不同，这种差异是我们对橘子感知的基础。因此，一个物体的橙色外观正在检查眼睛并刺激它。

三种原色的使用不足以重现所有颜色;只有由原色的色度所定义的颜色三角形内的颜色可以通过将这些颜色的光的非负量的加和混合来再现

History of RGB color model theory and usage

Photography

RGB在早期色彩方面的第一次实验是由麦克斯韦本人于1861年完成的，其中涉及将三种颜色过滤的分开组合的过程[4]。为了再现彩色摄影师，需要在黑暗的房间中在屏幕上的三个匹配投影。

添加剂RGB模型和变体：因此，例如橙，绿，紫，使用在奥托克罗姆颜色板等筛板技术：如乔利彩色屏幕，并在二十世纪早期佩吉特过程。谢尔盖普罗库金 - 戈尔斯基在1909年到1915年期间。[5]搜索方法一直持续到1960年左右，使用了昂贵而且非常复杂的三色碳钢版本。[6]

CMY模型，通过简单地使用滤波后的负片：反转红色给出青色片，依此类推。

电视

在电子电视发展之前，早在1889年在俄罗斯就有扫描彩色系统的专利。彩色电视先驱John Logie Baird在1928年推出了世界上第一款RGB彩色传输设备，并于1938年在伦敦推出了世界上第一台彩色电视机。在他的实验中，扫描和显示是通过旋转彩色轮子完成的[7] [8]

哥伦比亚广播系统（CBS）开始实验RGB场序彩色系统在1940年图像被扫描电，但该系统使用悄悄移动部分：在透明的RGB彩色转盘在高于1200转旋转同步地垂直扫描。相机和阴极射线管（CRT）都是单色的。彩色由相机和接收器中的色轮提供。[9] [10] [11]最近，色轮已用于基于德州仪器单色DLP成像仪的场序式投影电视接收机。

1938年，德国的Werner Flechsig在彩色CRT显示器上使用了现代RGB阴影掩膜技术。[12]
个人电脑
二十世纪七十年代末和八十年代早期的早期个人电脑，例如Apple，Atari和Commodore的个人电脑，并未将RGB用作管理色彩的主要方法，而是使用复合视频。 IBM为其第一台IBM PC（1981）推出了采用彩色图形适配器（CGA）的16色配色方案，后来采用增强型图形适配器（EGA） ）1984年，Truevision于1987年，但直到1987年视频图形阵列（VGA）的到来才开始流行，主要是由于模拟信号在适配器和监视器之间的连接中，允许RGB范围非常广泛的颜色。实际上，几年前，因为EGGA，但带有VGA连接器，但由于VGA连接器是模拟的，后来的VGA变体（由各种制造商根据非正式名称超级VGA）最终添加了真彩色。 1992年，杂志大量宣传TrueColor超级VGA硬件。

RGB和显示
1.电子枪2.电子束3.聚焦线圈4.偏转线圈5.阳极连接6.用于分离红色，绿色和蓝色光束的掩模7.带红色的荧光层，绿色和蓝色区域8.屏幕荧光粉涂层内侧的特写
带有RGB像素颜色的色轮
CRT监视器中的RGB荧光点
液晶电视上的RGB子像素（右侧：橙色和蓝色）

RGB彩色模型的一种常见应用是在阴极射线管（CRT），液晶显示器（LCD），等离子显示器或有机发光二极管（OLED）上显示颜色，或大屏幕。屏幕上的每个像素都由三个RGB光源供电。在常见的观看距离，单独的来源是难以区分的，它会欺骗眼睛看到给定的纯色。所有像素一起排列在矩形屏幕表面。

在数字图像处理过程中，使用红色，绿色和蓝色分量的二进制值。如果管理得当，这些值将通过伽玛校正转换为强度或电压，以纠正某些设备的固有非线性，这些设备将在显示器上进行再现。

Sharp发布的Quattron使用RGB颜色，并将黄色添加为子像素，证明可用颜色数量的增加。
视频电子

因此，RGB是视频电子行业视频组件中使用的术语。它由三个信号组成 - 红色，绿色和蓝色 - 由三个独立的电缆/引脚承载。 RGB信号格式通常基于单色视频的RS-170和RS-343标准的修改版本。该信号在欧洲广泛使用，因为它是标准的SCART连接器。[需要引证]该信号被称为RGBS（也存在4个BNC / RCA终端电缆），但它直接兼容用于计算机监视器的RGBHV（通常携带15针D-sub或5 BNC连接器的15针电缆），它携带独立的水平和垂直同步信号。

在欧洲以外，RGB作为视频信号格式并不是非常流行; S-Video在大多数非欧洲地区占据了这一地位。但是，世界上几乎所有的电脑显示器都使用RGB。

视频帧缓冲区

帧缓冲器是用于将数据存储在所谓的视频存储器（包括视频RAM或类似芯片的阵列）中的计算机的数字设备。这些数据传送到三个数模转换器（DAC），每个原色一个，或直接传送到数字监视器。由软件驱动，CPU（或其他专用芯片）将适当的字节写入视频存储器以定义图像。现代系统通过向R，G和B组件中的每一个分配8位来对像素值进行编码。 RGB信息可以直接使用，也可以通过单独的颜色查找表（CLUT）使用。

CLUT是一种专门的RAM，用于存储定义特定颜色的R，G和B值。每种颜色都有自己的地址（索引） - 作为描述性参考编号，当图像需要时提供该特定颜色。 CLUT的内容非常类似于调色板。在CLUT中使用索引颜色地址的图像数据为每个特定像素（每次一个像素）提供所需的R，G和B值。当然，在显示之前，CLUT必须加载R，G和B值，这些值定义了每个图像渲染所需的颜色范围。 PAL文件中的一些调色板（例如Microsoft AOE游戏使用了半打[13]），并且可以在屏幕上组合CLUT。

RGB24和RGB32

这种间接的方式限制了可用的颜色的数量的图像 - 通常CLUT 256立方（与0-255值三个颜色通道8个比特） - 尽管在RGB24 CLUT表中的每个颜色仅具有8表示每个256个代码比特R，G和B原色组合数学理论，这意味着可能有16,777,216种可能的颜色之一。但是，这样做的优点是每个初级像素的每个像素的位数是8。

但是，现代化的存储成本要低得多，而且成本效益不高。通过使用红色，绿色和蓝色强度的适当组合，可以显示许多颜色。每个分量8位乘以三个分量（24位= 2563，每个8位的主值为0-255）已经以各种方式实施增加阴影，有16.777,216（2563或224）。某些格式搜索为.png和.tga文件，其中使用第四个灰色通道作为遮罩层，通常称为RGB32。

对于具有适中的范围从最暗到亮的八位每原色可提供良好质量的图像，但极端的图像需要每原色更多位以及先进的显示技术的亮度的图像。有关更多信息，请参阅高动态范围（HDR）成像。

非线性
主要文章：伽马校正

在经典的阴极射线管（CRT）器件中，但是涉及该电压的扩展功能。这种偏差的数量被称为伽玛值（γ{\ displaystyle \ gamma} \ gamma），这是幂律函数的参数。线性响应由1.0的伽玛值给出，但实际的CRT非线性具有2.0至2.5的伽马值。

类似地，电视和计算机设备上的输出强度与R，G和B施加的电信号不成正比。在典型的标准2.2-gamma CRT显示器上，输入强度RGB值（0.5,0.5,0.5）仅输出全亮度（1.0,1.0,1.0）的22％，而不是50％。为了获得正确的响应，在对图像数据进行编码时使用伽玛校正，并且可能进一步进行校正，作为设备的颜色校准过程的一部分。伽玛影响黑白电视以及颜色。在标准彩色电视机中，广播信号经过伽马校正。
RGB和相机
数字图像传感器像素阵列上彩色滤光片的Bayer滤光片排列

在20世纪90年代以前制造的彩色电视机和摄像机中，入射光被分离成单独的摄像机管（或拾取管）。这些管是一种阴极射线管，不要与CRT显示器混淆。

随着商业上可行的电荷耦合器件（CCD）技术在20世纪80年代的到来，孩子们被这种传感器所取代。后来，应用了更高规模的集成电子元件（主要由索尼），简化甚至取消了中间光学元件，缩小了家用摄像机的尺寸，最终导致了全摄式摄像机的发展。目前的网络摄像头和手机是搜索技术最小型化的商业形式。

使用CMOS或CCD图像的照相机通常在RGB模型的一些变化下操作。在Bayer滤光片排列中，为了获得比色度分辨率更高的亮度分辨率，绿色被赋予两倍于红色和蓝色（比例1：2：1）的检测器。传感器有一排红色，绿色和蓝色检测器，排列成第一行为RGRGRGRG，下一行为GBGBGBGB，并在随后的行中重复该顺序。对于每个通道，在去马赛克过程中通过内插获得缺失的像素。因此，为了将摄像机RGB测量值映射到标准RGB色彩空间（如sRGB），使用了其他过程。
RGB和扫描仪

在计算中，图像扫描仪是一种光学扫描图像（打印文本，手写体或对象）并将其转换为数字图像的设备。除其他格式外，还有平板，鼓和胶片扫描仪，其中大多数支持RGB颜色。它们被认为是早期的远距摄影输入设备的继承者，它能够将连续的扫描线通过模拟电话线传输到适当的接收器;自20世纪20年代至90年代中期以来，这些系统一直在使用。彩色电传照片作为三个分离的RGB滤波图像连续发送。

目前可用的扫描仪通常使用电荷耦合器件（CCD）或接触式图像传感器（CIS）作为图像传感器，较旧的鼓扫描仪使用光电倍增管作为图像传感器。早期的彩色胶片扫描仪使用卤素灯和三色滤光轮，因此需要三次曝光才能扫描单个彩色图像。由于加热问题，该技术正在被诸如彩色LED之类的非加热光源所取代。

数字表示
图形软件中的典型RGB颜色选择器。每个滑块的范围从0到255。
主要125种颜色的十六进制8位RGB表示

RGB颜色模型中的颜色用“每个红色，绿色和蓝色包含多少”来描述。颜色表示为RGB三元组（r，g，b），其每个分量可以从零变化到定义的最大值。如果所有组件均为零，则结果为黑色;如果全部达到最大，结果是最明亮的可表白色。

这些范围可以用几种不同的方式进行量化：

    从0到1，中间有小数值。该表示用于理论分析和使用浮点表示的系统中。
    每个颜色分量值可以以百分比形式写入，从0％到100％。
    在计算机中，组件值通常以整数形式存储在0到255的范围内，范围是一个8位字节可以提供的。这些通常表示为十进制或十六进制数字。
    高端数字图像设备通常能够处理每个原色的大整数范围，例如0..1023（10位），0..65535（16位）或甚至更大，通过扩展24位（三个8位值）到32位，48位或64位单元（或多或少独立于特定计算机的字长）。

例如，最亮的饱和度用不同的RGB表示法写成：

例如，在许多环境中，范围内的分量值不是以线性方式进行管理的（也就是说，数字与它们表示的强度非线性相关），例如数字相机和电视广播以及接收到的适当伽马校正。15] 线性和非线性变换通常通过数字图像处理来处理。 如果使用伽马编码，则每个组件仅有8位的表示被认为是足够的[16]。

以下是RGB空间与HSI空间（色相，饱和度和强度：HSI色彩空间）之间的数学关系：

颜色深度
主要文章：颜色深度

RGB颜色模型是在计算中对颜色进行编码的最常用方法之一，并且正在使用几种不同的二进制数字表示法。技术上来说，一个样本（信号）只能使用一个范围内的整数，通常从0到2的某个幂减1（2n-1）进入一些比特分组。每种颜色的编码通常为1,2,4,5,8和16位; RGB颜色通常称为颜色深度。
几何表示
RGB颜色模型映射到一个立方体。水平x轴为红色增加至左侧，y轴为蓝色至右下角，垂直z轴为绿色至顶部。起源，黑色是从视野中隐藏的顶点。

    另请参阅RGB颜色空间

由于颜色通常由三个分量定义，不仅在RGB模型中，而且在其他颜色模型中（例如CIELAB和Y'UV等），则通过将分量值视为普通笛卡尔坐标来描述三维体积在欧洲的空间。对于RGB模型，这由一个立方体表示，该立方体使用0-1范围内的非负值，在顶点（0,0,0）处将原点分配为黑色，并且沿着三个轴向上增加强度值在顶点（1,1,1）呈白色，与黑色对角相对。

在RGB三元组（r，g，b）处，给定颜色的三维坐标表示立方体或沿其边缘的面。该方法允许通过简单计算它们之间的距离来计算颜色RGB颜色：距离越短，相似度越高。超出色域的计算可以这样完成。

网页设计中的颜色
主要文章：Web颜色

HTML的RGB颜色模型已经在HTML 3.2中被正式采用为互联网标准，尽管它在此之前已经使用了一段时间。最初，由Netscape Color Cube定义的216种RGB颜色的有限颜色深度。随着24位显示器的出现，1670万种颜色的HTML RGB颜色代码不再对大多数观众造成问题。

＃00，＃33，＃66，＃99，#CC或：红色，绿色，和蓝色的216（63）的组合，其中每个颜色可以采取六个值（十六进制）中的一个的网页安全调色板besteht #FF（基于上述每个值的0到255范围）。十进制的十六进制值= 0,51,102,153,204,255，其强度为0％，20％，40％，60％，80％，100％。然而，伽马校正，标准2.5伽玛CRT / LCD上的感知强度仅为：0％，2％，10％，28％，57％ 100％。 Xona.com颜色列表，用于对等颜色正确的伽玛校正旁边的正确颜色进行并排比较。

CSS中的语法是：

RGB（＃，＃，＃）

其中＃分别等于红色，绿色和蓝色的比例。该语法可以在诸如“background-color：”或（用于文本）“color：”之类的选择器之后使用。

 

色彩管理
主要文章：色彩管理

正确地再现色彩，尤其是在专业环境中，需要对生产过程中涉及的所有设备进行色彩管理，其中许多设备使用RGB。为了确保整个过程的色彩一致性，在典型的生产周期中，色彩管理会产生依赖于设备的色彩空间（RGB等，用于彩色打印的CMYK）。除创意处理外，对数字图像的干预可能会损害色彩精确度和图像细节，尤其是在色域缩小的情况下。专业的数字设备和工具允许操作48位（每像素位数）图像（每通道16位），以最大限度地减少任何此类损害。

ICC兼容的应用程序，颜色：如Adobe Photoshop，使用Lab颜色空间或CIE 1931颜色空间为配置文件连接空间当颜色空间之间的转换[17]。
RGB模型和亮度 - 色度格式关系

在不同的电视和视频标准中使用的所有的亮度 - 色度格式：如YIQ用于NTSC，YUV为PAL，YDBDR为SECAM，和YPbPr分量视频使用色差信号，通过该RGB彩色图像可以被编码为广播/记录和之后再次解码为RGB以显示它们。这些中间格式需要与现有的黑白电视格式兼容。所以，那些色差信号需要比全RGB信号更低的数据带宽。

类似地，目前的高效率的数字彩色图象数据压缩方案：如JPEG和MPEG存储RGB YCbCr格式内部颜色，基于YPBPR数字亮度 - 色度格式。使用如此YCBCR允许计算机与色度通道执行子采样的有损（通常为4：2：2或4：1：1的比率），这降低了所得到的文件大小。