FreeDOS 的 16 种颜色的由来
为什么文本只能使用这些有限的颜色显示,为什么 FreeDOS 使用这些颜色和阴影,而不是其他颜色?答案就像技术中的许多事情一样,历史原因。
如果你仔细了解过 FreeDOS,你可能已经注意到文本使用有限的颜色范围 —— 16 种文本颜色和 8 种背景颜色。这类似于 Linux 显示文本颜色的方式 —— 你或许能够在 Linux 终端中更改 文本颜色,但你仍然只能使用 16 种文本颜色和 8 种背景颜色。
DOS 文本有 16 种颜色和 8 种背景颜色(吉姆·霍尔,CC-BY SA 4.0)
为什么文本只能使用这些有限的颜色显示,为什么 FreeDOS 使用这些颜色和阴影,而不是其他颜色?
答案就像技术中的许多事情一样,历史原因。
PC 色彩的由来
为了解释为什么文本只有 16 种颜色,让我给你讲一个关于第一台 IBM 个人计算机的故事。这个故事的部分内容可能有些杜撰,但基本内容已经足够接近。
IBM 于 1981 年发布了个人计算机 5150(“IBM PC”)。该 PC 使用了一个简单的监视器屏幕,以绿色显示文本。由于此显示器仅适用于一种颜色,因此被称为 单色(“IBM 5151 单色显示器”,搭载 IBM 单色显示适配器,即 MDA)。
同年,IBM 发布了 PC 的更新版本,带来了惊人的技术成就 —— 颜色!新的 IBM 5153 彩色显示器依赖于新的 IBM 彩色图形适配器(CGA)。正是由于这个原始的 CGA,所有的 DOS 文本都继承了它们的颜色。
但在我们讨论那一部分之前,我们首先需要了解一些关于颜色的东西。当我们谈论计算机屏幕上的颜色时,我们谈论的是混合 三原色(红色、绿色和蓝色)的不同值。你可以将不同级别(“亮度”)的红光、绿光和蓝光混合在一起,以创建几乎任何颜色。混合红色和蓝色光,你会得到洋红色。混合蓝色和绿色,你会得到青色或浅绿色。均匀地混合所有颜色,你会得到白色。没有任何浅色,你会看到黑色(没有颜色)。
混合红色、绿色和蓝色光以获得不同的颜色(吉姆·霍尔,CC-BY SA 4.0)
IBM 5153 彩色显示器通过在阴极射线管(CRT)上点亮微小的红色、绿色和蓝色光点来向用户呈现颜色。这些小点排列得非常紧密,并以红色、绿色和蓝色的三色点组成一个“像素”的模式排列。通过控制同时点亮哪些荧光点,IBM 5153 彩色显示器可以显示不同颜色的像素。
每个红色、绿色和蓝色三元组都是一个像素(吉姆·霍尔,CC-BY SA 4.0)
顺便说一句,即使是现代显示器也使用这种红色、绿色和蓝色点的组合来表示颜色。现代计算机的不同之处在于,每个像素都使用红色、绿色和蓝色 LED 灯(通常并排排列),而不是微小的荧光点。计算机可以打开或关闭每个 LED 灯,以混合每个像素中的红色、绿色和蓝色。
每个红色、绿色和蓝色三元组都是一个像素(吉姆·霍尔,CC-BY SA 4.0)
定义 CGA 颜色
IBM 工程师意识到他们可以通过混合红色、绿色和蓝色像素来显示多种颜色。在最简单的情况下,你可以假设单个像素中的每个红色、绿色和蓝色点要么“开”,要么“关”。正如任何计算机程序员都会告诉你的那样,你可以将“开”和“关”表示为二进制 —— 1(1 = 开)和 0(0 = 关)。
用 1 或 0 表示红色、绿色和蓝色意味着你可以组合多达八种颜色,从 000(红色、绿色和蓝色都关闭)到 111(红色、绿色和蓝色都打开)。请注意,位模式类似于“RGB”,因此 RGB=001 是蓝色的(只有蓝色是打开的),RGB=011 是青色的(绿色和蓝色都打开了):
颜色 | 代码 | 名称 |
---|---|---|
000 | 黑 | |
001 | 蓝 | |
010 | 绿 | |
011 | 青 | |
100 | 红 | |
101 | 洋红 | |
110 | 黄 | |
111 | 白 |
但这只是最简单的情况。一位特别聪明的 IBM 工程师意识到,只需再添加一点,你就可以将颜色数量从 8 种颜色增加到 16 种。因此,我们可以使用像 iRGB 这样的位模式,而不是像 RGB 这样的位模式。我们将把这个额外的“i”位称为“强度”位,因为如果我们将“强度”位设置为 1(开),那么我们将在全亮度下点亮红色、绿色和蓝色;如果“强度”位为 0(关闭),我们可以使用一些中级亮度。
有了这个简单的修复程序,现在 CGA 可以显示 16 种颜色!为了简单起见,IBM 工程师将高强度颜色称为常规颜色名称的“明亮”版本。因此,“红色”与“亮红色”配对,“洋红色”与“亮洋红色”配对。
颜色 | 代码 | 名称 | 颜色 | 代码 | 名称 |
---|---|---|---|---|---|
0000 | 黑 | 1000 | 亮黑 | ||
0001 | 蓝 | 1001 | 亮蓝 | ||
0010 | 绿 | 1010 | 亮绿 | ||
0011 | 青 | 1011 | 亮青 | ||
0100 | 红 | 1100 | 亮红 | ||
0101 | 洋红 | 1101 | 亮洋红 | ||
0110 | 黄 | 1110 | 亮黄 | ||
0111 | 白 | 1111 | 亮白 |
哦不,等等!这实际上不是十六种颜色。如果你注意到 iRGB=0000(黑色)和 iRGB=1000(亮黑色),它们都是相同的 黑色。没有颜色可以“亮”,所以它们都是普通的黑色。这意味着我们只有 15 种颜色,而不是我们希望的 16 种颜色。
但 IBM 有聪明的工程师为他们工作,他们意识到如何解决这个问题以获得 16 种颜色。IBM 实际上没有实现直接的 RGB 到 iRGB,而是实现了 类 iRGB 方案。随着这一变化,IBM 为每个光点设置了四个亮度级别:完全关闭、三分之一亮度、三分之二亮度和全亮度。如果“亮度”位被关闭,那么每个红色、绿色和蓝色光点将以三分之二的亮度点亮。如果你打开“亮度”位,RGB 颜色中的所有 0 都将以三分之一的亮度点亮,而所有 1 都将以全亮度点亮。
让我用另一种方式向你描述这一点,使用 Web 颜色代码表示。如果你熟悉 HTML 颜色,你可能知道你可以使用 #RGB
表示颜色,其中 RGB 表示红色、绿色和蓝色值的组合,每个值都在十六进制值 0 到 F 之间。因此,使用 IBM 修改后的 iRGB 定义,iRGB=0001 是 #00a(蓝色),iRGB=1001 是 #55f(亮蓝色),因为对于高亮度颜色,RGB=001 中的所有零点都以三分之一的亮度点亮(0 到 F 刻度上的“5”左右),RGB=001 中的所有零点都以三分之二的亮度点亮(0 到 F刻度上的“A”)。
颜色 | 代码 | 名称 | 颜色 | 代码 | 名称 |
---|---|---|---|---|---|
0000 | 黑 | 1000 | 亮黑 | ||
0001 | 蓝 | 1001 | 亮蓝 | ||
0010 | 绿 | 1010 | 亮绿 | ||
0011 | 青 | 1011 | 亮青 | ||
0100 | 红 | 1100 | 亮红 | ||
0101 | 洋红 | 1101 | 亮洋红 | ||
0110 | 黄 | 1110 | 亮黄 | ||
0111 | 白 | 1111 | 亮白 |
有了这些颜色,我们终于完成了!我们拥有从 iRGB=0000(黑色)到 iRGB=1111(亮白色)以及介于两者之间的所有颜色的全光谱。就像彩虹般的颜色,这很漂亮。
除了……不,等等,这里有问题!我们实际上还不能复制彩虹的所有颜色。我们在小学学到的方便的助记符是 ROYGBIV,它可以帮助我们记住彩虹的颜色有红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝和紫色。我们修改后的 iRGB 配色方案包括红色、黄色、绿色和蓝色——我们可以将其“伪造”为靛蓝和紫色,但是我们缺少橙色。遭了!
一条美丽的彩虹——不幸的是它含有橙色。(Paweł Fijałkowski,公共)
为了解决这个问题,聪明的 IBM 工程师对 RGB=110 做了最后的修复。高强度颜色(iRGB=1110)以全亮度点亮红色和绿色荧光粉点以产生黄色,但是在低亮度颜色(iRGB=0110)下,他们以三分之二的亮度点亮红色,以三分之一的亮度点亮绿色。这将 iRGB=0110 变成了橙色——尽管它后来被称为“棕色”,因为 IBM 不得不在某处弄乱标准名称。
颜色 | 代码 | 名称 | 颜色 | 代码 | 名称 |
---|---|---|---|---|---|
0000 | 黑 | 1000 | 亮黑 | ||
0001 | 蓝 | 1001 | 亮蓝 | ||
0010 | 绿 | 1010 | 亮绿 | ||
0011 | 青 | 1011 | 亮青 | ||
0100 | 红 | 1100 | 亮红 | ||
0101 | 洋红 | 1101 | 亮洋红 | ||
0110 | 棕 | 1110 | 黄 | ||
0111 | 白 | 1111 | 亮白 |
这就是 CGA 以及扩展的 DOS 获得十六种颜色的方式!如果你好奇,这也是为什么会有“亮黑色”的原因,即使它只是一种灰色阴影。
表示颜色(位和字节)
但是你可能想知道:为什么 DOS 可以显示 16 种文本颜色,却只能显示 8 种背景颜色?为此,我们需要快速了解计算机如何将颜色信息传递给 CGA 卡。
简而言之,CGA 卡希望将每个字符的文本颜色和背景颜色编码在一个字节数据包中,一共八位。那么八位是从哪里来的呢?
我们刚刚了解了 iRGB(四位)如何生成十六种颜色。文本颜色使用 iRGB ,四位,背景颜色仅限于八种低强度颜色(RGB,三位),加起来只有七位。丢失的第八位在哪里?
最后一个位可能是为 DOS 时代最重要的用户界面元素保留的 —— 闪烁文本。虽然闪烁的文本在如今可能很烦人,但在整个 1980 年代初期,闪烁的文本是表示错误消息等关键信息的友好方式。
将这个“闪烁”位添加到三个背景颜色位(RGB)和四个文本颜色位(iRGB)中会产生八个位或一个字节!计算机喜欢以完整字节为单位进行计数,这使其成为将颜色(和闪烁)信息传输到计算机的便捷方式。
因此,表示颜色(和闪烁)的完整字节是 Bbbbffff
,其中 ffff
是文本颜色的 iRGB 位模式(从 0 到 15),bbb
是低强度的 RGB 位模式背景颜色(从 0 到 7),而 B
是“闪烁”位。
十六种文本颜色和八种背景颜色的限制一直持续到今天。当然,DOS 坚持使用这种颜色组合,但即使是像 GNOME 终端这样的 Linux 终端仿真器也仍然受限于 16 种文本颜色和 8 种背景颜色。当然,Linux 终端可能允许你更改使用的特定颜色,但你仍然限于十六种文本颜色和八种背景颜色。为此,你要感谢 DOS 和最初的 IBM PC。别客气!
via: https://opensource.com/article/21/6/freedos-sixteen-colors