CRT彩色显示器呈现彩色的原理

Posted 2023-04-13

如题，说清楚帧缓冲器，ART光栈是怎么回事！谢谢啦。

原理：

CRT显示器是靠电子束激发屏幕内表面的荧光粉来显示图像的，由于荧光粉被点亮后很快会熄灭，所以电子枪必须循环地不断激发这些点。

首先，在荧光屏上涂满了按一定方式紧密排列的红、绿、蓝三种颜色的荧光粉点或荧光粉条，称为荧光粉单元，相邻的红、绿、蓝荧光粉单元各一个为一组，学名称之为像素。每个像素中都拥有红、绿、蓝(R、G、B)三基色。

CRT显示器用电子束来进行控制和表现三原色原理。电子枪工作原理是由灯丝加热阴极，阴极发射电子，然后在加速极电场的作用下，经聚焦极聚成很细的电子束，在阳极高压作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标就是荧光屏上的三基色。

为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受电脑显卡R、G、B三个基色视频信号电压的控制，去轰击各自的荧光粉单元。受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光。

根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以组成一张漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的图像。

通常实现扫描的方式很多，如直线式扫描，圆形扫描，螺旋扫描等等。其中，直线式扫描又可分为逐行扫描和隔行扫描两种。事实上，在CRT显示系统中两种都有采用。逐行扫描是电子束在屏幕上一行紧接一行从左到右的扫描方式，是比较先进的一种方式。

而隔行扫描中，一张图像的扫描不是在一个场周期中完成的，而是由两个场周期完成的。无论是逐行扫描还是隔行扫描，为了完成对整个屏幕的扫描，扫描线并不是完全水平的，而是稍微倾斜的。为此电子束既要作水平方向的运动，又要作垂直方向的运动。前者形成一行的扫描，称为行扫描，后者形成一幅画面的扫描，称为场扫描。

然而在扫描的过程中，要保证三支电子束准确击中每一个像素，就要借助于荫罩(Shadow mask)，它的位置大概在荧光屏后面(从荧光屏正面看)约10mm处，厚度约为0.15mm的薄金属障板，它上面有很多小孔或细槽，它们和同一组的荧光粉单元即像素相对应。

三支电子束经过小孔或细槽后只能击中同一像素中的对应荧光粉单元，因此能够保证彩色的纯正和正确的会聚。

偏转线圈(Deflection coils)可以协助完成非常高速的扫描动作，它可以使显像管内的电子束以一定的顺序，周期性地轰击每个像素，使每个像素都发光，而且只要这个周期足够短，也就是说对某个像素而言电子束的轰击频率足够高，就会呈现一幅完整的图像。

至于画面的连续感，则是由场扫描的速度来决定的，场扫描越快，形成的单一图像越多，画面就越流畅。而每秒钟可以进行多少次场扫描通常是衡量画面质量的标准，通常用帧频或场频(单位为Hz，赫兹)来表示，帧频越大，图像越有连续感。

24Hz场频是保证对图像活动内容的连续感觉，48Hz场频是保证图像显示没有闪烁的感觉，这两个条件同时满足，才能显示效果良好的图像。

扩展资料：

CRT阴极射线管主要有五部分组成：电子枪，偏转线圈，荫罩，高压石墨电极和荧光粉涂层及玻璃外壳。

它是目前应用最广泛的显示器之一，CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点，而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。

现在市面上主流纯平CRT显示器所采用的是显像管主要包括LG”未来窗”，三星”丹娜管”，索尼”特丽珑”，三菱”钻石珑”，台湾”中华管”和日立”锐利珑”等。各个厂商的纯平显像管在技术上均有其独到之处，在性能上也是各有特色。

参考资料：

百度百科——彩色液晶屏百度百科——CRT显示器

参考技术A

CRT彩色显示器呈现出彩色的原理是由灯丝冷却阴极，阴极升空电子，然后在加快极电场的起到下，经探讨极聚成很细的电子束，在阳极高压起到下，取得极大的能量，以极高的速度去炮击荧光粉层。这些电子束炮击的目标就是荧光屏上的三原色。

为此，电子枪升空的电子束不是一束，而是三束，它们分别受电脑显示卡R、 G、 B三个基色视频信号电压的掌控，去炮击各自的荧光粉单元。受到高速电子束的唤起，这些荧光粉单元分别收到高低有所不同的红、绿、蓝三种光。

根据空间混色法(将三个基色光同时太阳光同一表面邻接很近的三个点上展开混色的方法)产生非常丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在多达一定距离后分辨力不高的特性，产生与必要混色法相同的效果。

用这种方法可以产生有所不同色彩的像素，而大量的有所不同色彩的像素可以构成一张可爱的画面，而不断转换的画面就沦为铰链的图像。

帧缓冲器是一个视频输出设备，它从一个包含了完整帧数据的内存缓冲区驱动视频显示器。内存缓冲区中的信息通常包含屏幕上每个像素的色彩值，色彩值常以1位、4位、8位、16位及 24位真彩色格式存储。

有时还有一个alpha通道来保存像素的透明度。驱动帧缓冲器所需的总内存量取决于输出信号的分辨率（分辨率）、色彩深度和调色板大小。

扩展资料

成像分析：

CRT显示器的视频带宽可以看做每秒钟所扫描的像素点数的总和，一般采用MHz（兆赫兹）为单位。屏幕分辨率越高，需要扫描的点数就越多，对电子枪扫描频率的要求就更高，视频带宽也因此需要提高。

一般来说，CRT显示器工作频率范围在电路设计时就已经固定了，主要取决于高频放大部分元件的特性，由于高频电路的设计相对困难，因此成本也较高，同时还会产生一定的辐射。当场频过低时，人眼会感觉到屏幕有明显的闪烁，图像稳定性差，容易造成眼睛疲劳。

CRT显示器屏幕的场频要达到75Hz以上人眼才不易出现闪烁感，但长时间注视必然会让眼睛感到很累。

参考资料来源：百度百科-CRT显示器

参考资料来源：百度百科-帧缓冲器

参考技术B CRT显示器工作原理
显示器就是电脑的“面孔”，与你面对面进行交流，了解显示器的工作原理，对于选购、使用、维护显示器都是大有益处的，针对目前传统CRT显示器仍然是市场的主流，我们先对CRT显示器的工作原理进行讲解。

一、什么是三原色
在了解CRT显示器工作原理之前，我们先来了解一下三原色的原理。还记得我们小时候画画，经常将红、蓝、绿色的水彩颜料以不同的分量混合成各种各样的色彩吧？那就是利用了三原色的原理，只是我们当时不知道而已。在自然界中有着各种各样的颜色，都是通过光来反映给我们的。而这些色彩几乎都可以由选定的三种单色光以适当的比例混合得到，而且绝大多数的彩色光也可以分解成特定的三种单色光。这三种选定的颜色被称为三原色，各三原色相互独立，其中任一种基色是不能由另外两种基色混合而得到，但它们相互以不同的比例混合，就可以得到不同的颜色，例如大家都很熟悉的黄色加蓝色合成绿色。

理解了三原色，聪明的你一定会想到，可以用这样一个原理来制作彩色显示器呀。没错，我们今天的色彩丰富的CRT显示器正是由这个三原色原理制造出来的。刚才我们提到，三原色的选择在原则上是任意的，但是通过实验研究发现，人们的眼睛对红、绿、蓝三种颜色反应最灵敏，而且它们的配色范围比较广，用这三种颜色可以随意配出自然界中的大部分颜色，因此在CRT显示器中，选用红、绿、蓝三种颜色作为三原色，还分别用R、G、B三个字母来表示。现在问题来了，怎样可以把这三原色的光表现出来呢，我们需要一个机电装置来完成这一表现过程

二、从三原色到彩色CRT
CRT显示器(学名为“阴极射线显像管”)是就是这样一种装置，它主要由电子枪(Electron gun)、偏转线圈(Deflection coils)、荫罩(Shadow mask)、荧光粉层(phosphor)和玻璃外壳五部分组成。其中我们印象最深的肯定是玻璃外壳，也可以叫做荧光屏，因为它的内表面可以显示丰富的色彩图像和清晰的文字。CRT显示器是怎样将三原色原理用在其中的呢？当然，并不是直接将这三原色画在荧光屏上，而是用电子束来进行控制和表现的。

　　1.电子枪是如何工作的
这首先有赖于荧光粉层，在荧光屏上涂满了按一定方式紧密排列的红、绿、蓝三种颜色的荧光粉点或荧光粉条，称为荧光粉单元，相邻的红、绿、蓝荧光粉单元各一个为一组，学名称之为像素。每个像素中都拥有红、绿、蓝(R、G、B)三原色，根据我们刚才所说的三原色理论，这就有了形成千变万化色彩的基础。然而，怎样把这三原色混合成丰富的色彩呢？

我们通过电子枪(Electron gun)来解决这个问题，没错，电子枪就好像手枪一样，可以发射，不过发射的不是子弹，而是非常高速的电子束。其工作原理是由灯丝加热阴极，阴极发射电子，然后在加速极电场的作用下，经聚焦极聚成很细的电子束，在阳极高压作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标就是荧光屏上的三原色。为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受电脑显卡R、 G、 B三个基色视频信号电压的控制，去轰击各自的荧光粉单元。受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光。根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以组成一张漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的图像。很显然，像素越多，图像越清晰、细腻，也就更逼真。可是，怎样用电子枪来同时激发这数以万计的像素发光并形成画面呢？

　　2.画面是如何形成的
科学家们想到了一个很聪明的办法，其原理是利用了人们眼睛的视觉残留特性和荧光粉的余辉作用，这就是我们即使只有一支电子枪，只要我们的三支电子束可以足够快地向所有排列整齐的像素进行激发，我们还是可以看到一幅完整的图像的。大家不要怀疑，我们现在的CRT显示器中的电子枪能发射这三支电子束，然后以非常非常快的速度对所有的像素进行扫描激发。

要形成非常高速的扫描动作，我们还需要偏转线圈(Deflection coils)的帮助，通过它，我们可以使显像管内的电子束以一定的顺序，周期性地轰击每个像素，使每个像素都发光，而且只要这个周期足够短，也就是说对某个像素而言电子束的轰击频率足够高，我们就会看到一幅完整的图像。我们把这种电子束有规律的周期性运动叫扫描运动。

　　3.显示器的扫描方式
理解了三原色，聪明的你一定会想到，可以用这样一个原理来制作彩色显示器呀。没错，我们今天的色彩丰富的CRT显示器正是由这个三原色原理制造出来的。刚才我们提到，三原色的选择在原则上是任意的，但是通过实验研究发现，人们的眼睛对红、绿、蓝三种颜色反应最灵敏，而且它们的配色范围比较广，用这三种颜色可以随意配出自然界中的大部分颜色，因此在CRT显示器中，选用红、绿、蓝三种颜色作为三原色，还分别用R、G、B三个字母来表示。现在问题来了，怎样可以把这三原色的光表现出来呢，我们需要一个机电装置来完成这一表现过程

没错，因为有大量排列整齐的像素需要激发，必然要求有规律的电子枪扫描运动才显得高效，通常实现扫描的方式很多，如直线式扫描，圆形扫描，螺旋扫描等等。其中，直线式扫描又可分为逐行扫描和隔行扫描两种，相信大家都经常听到，事实上，在CRT显示系统中两种都有采用。逐行扫描是电子束在屏幕上一行紧接一行从左到右的扫描方式，是比较先进的一种方式。而隔行扫描中，一张图像的扫描不是在一个场周期中完成的，而是由两个场周期完成的。在前一个场周期扫描所有奇数行，称为奇数场扫描，在后一个场周期扫描所有偶数行，称为偶数场扫描。无论是逐行扫描还是隔行扫描，为了完成对整个屏幕的扫描，扫描线并不是完全水平的，而是稍微倾斜的，为此电子束既要作水平方向的运动，又要作垂直方向的运动。前者形成一行的扫描，称为行扫描，后者形成一幅画面的扫描，称为场扫描。

有了扫描，就可以形成画面，然而在扫描的过程中，怎样可以保证三支电子束准确击中每一个像素呢？这就要借助于荫罩(Shadow mask)，它的位置大概在荧光屏后面(从荧光屏正面看)约10mm处，厚度约为0.15mm的薄金属障板，它上面有很多小孔或细槽，它们和同一组的荧光粉单元即像素相对应。三支电子束经过小孔或细槽后只能击中同一像素中的对应荧光粉单元，因此能够保证彩色的纯正和正确的会聚，所以我们才可以看到清晰的图像。

至于画面的连续感，则是由场扫描的速度来决定的，场扫描越快，形成的单一图像越多，画面就越流畅。而每秒钟可以进行多少次场扫描通常是衡量画面质量的标准，我们通常用帧频或场频(单位为Hz，赫兹)来表示，帧频越大，图像越有连续感。我们知道，24Hz场频是保证对图像活动内容的连续感觉，48Hz场频是保证图像显示没有闪烁的感觉，这两个条件同时满足，才能显示效果良好的图像。其实，这就跟动画片的形成原理是相似的，一张张的图片快速闪过人的眼睛，就形成连续的画面，就变成动画.

三、单色显示器工作原理
刚才我们谈到的是彩色CRT显示器的工作原理，现在有必要再跟大家回顾一下我们的“古董”——单色显示器的工作原理，其实两者的原理是相当相似的，而且单色CRT的工作原理还比较简单一点。

单色显示器的单色显像管只能显示一种颜色，但可有灰度等级，也就是亮度层次，如对于黑白显像管，除了可以显示黑色和白色外，还可以显示黑色同白色之间的各级灰色。由于电子束的强弱是受电脑显示卡送来的视频信号控制的，电子束强，像素发的光就亮一些；电子束弱，像素发的光就暗一些，因此每个像素发光的亮暗程度是不同的。这样，大量的亮暗程度不同的像素聚合在一起就会形成一幅图像或文字。

四、显示器是如何显示图像的

无论是单色显示器或者是彩色显示器，其工作原理大概是相同的，现在再来谈一下我们通过电脑输入的信号是怎样转化为图像的呢？

我们知道，在电脑里面有一块板卡和显示器相连接，那就是显示卡，它主要接受CPU的控制和送来的信息进行加工处理。显示卡在主机外部有个接口，通过电缆和显示器相连。显示卡把主机以二进制输出的数字信息变为显示器能够处理的视频信号、同时再加人行频、场频同步信号或其它控制信号，然后通过数据线转送到CRT显示器的内部电路中，这主要包括场扫描电路、行扫描电路、视频放大及显像管附属电路、显示器电源电路。其中场扫描电路和行扫描电路是控制电子枪扫描荧光屏像素的形式，保证准确击中每一个像素。而视频放大及显像管附属电路主要是用于对视频信息进行再加工以形成图像，至于显示器的电源电路，就是提供显示器稳定的电源供应的设备。这样，由显示卡送过来的数据经过处理，再由显示器中的电子枪(Electron gun)、偏转线圈(Deflection coils)、荫罩(Shadow mask)、荧光粉层(phosphor)和荧光屏来显示出图像或者文本，这就是我们在显示器中看到的画面形成的全过程

结语：彩色CRT显示器的发展已经相当成熟，单从显像管来说，就已经有球面显像管、柱面显像管，一般平面显像管和纯平面显像管，这些显像管具有不同的性质，适合不同的使用人群。而从工作原理而言，基本上是没有多大的差别，只是在扫描技术、画面表现技术上不断突破，相信未来一天，CRT显示器的技术会更上一层楼。 参考技术C 国内电脑市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争，各个商家都想在纯平这块大蛋糕上分得最大的份额。而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后。我们不仅要问：下一代显示器的热点是什么呢？矛头直指液晶显示器。液晶显示器具有图像清晰精确、平面显示、厚度薄、重量轻、无辐射、低能耗、工作电压低等优点。 液晶显示器的分类 液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。 1. 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。 2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。 液晶显示器的工作原理 我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。　　每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。 在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在

彩色图像色彩空间原理

自然界的各种色彩、人类所感知的色彩以及各种图像设备和计算机软件所使用的颜色可通过色彩空间（Color Space）来描述。

色彩是人脑对不同视觉刺激的反应。人眼视网膜上的色敏细胞会分别对红、绿、蓝3个波段的色彩进行采样。采样后的信号传送至大脑后组合在一起就会产生对色彩的感知。由于颜色是大脑对特定视觉刺激的反应，因此颜色最好也由人类大脑对不同颜色的感觉来描述。据此人们创建了由多个颜色分量来表示颜色的模型，这些模型被称为色彩空间。

色彩空间是指通过多个（通常为3个或4个）颜色分量构成坐标系来表示各种颜色的模型系统。色彩空间中的每个点均代表一种颜色，也就是说各点的颜色可看作是多个分量的合成。例如，在RGB色彩空间中，颜色可认为是红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）3种颜色分量的加性合成；在HSL色彩空间中，颜色可认为是色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度
（Luminance/Lightness）的合成。

基于这种思想，机器视觉系统开发过程中待处理的彩色图像就可根据需要被映射至某个色彩空间上进行描述。因此彩色图像的处理计算工作就可以被分解至各颜色分量所对应的一组图像上进行，包括图像增强和分割、色彩匹配、色彩定位、色彩模式识别分类以及彩色图像分割等。当各颜色分量的运算处理完成后，即可再次将对各分量的处理结果进行组合，生成对彩色图像的处理结果。

不同的工业环境或机器视觉应用使用的色彩空间可能各不相同。与图像处理相关的常见色彩空间有以下几种：

• RGB，包括红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）；
• HSV/HSB，包括色调（Hue）、饱和度（Saturation）和明度（Value/Brightness）；
• HSl，包括色调（Hue）、饱和度（Saturation）和灰度（Intensity）；
• HSL，包括色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Luminance/Lightness）。

以上色彩空间中，RGB被计算机显示器采用，HSV/HSB被艺术家用于艺术创作，HSl和HSL则适合机器视觉和图像处理系统开发。

下表对这几种色彩空间进行了汇总：

多数色彩空间都是基于人类大脑对不同颜色的感觉（sensations）而建立，因此详细了解各种色彩空间之前，需要先明确感觉的相关定义。CIE（国际照明委员会）对以下人类的感觉进行了定义:

• 明度（Brightness） ：对某一区域内光线多少的感觉，即明亮程度；
• 亮度（Luminance/Lightness） ：对场景中某一区域内明度相对于白色的感觉；
• 色调（Hue）∶对某一区域内类似于RGB组合显示的感觉，即颜色种类。色量(Colorfulness) :对某一区域内色调多少的感觉；
• 色度（Chroma）：对场景中某一区域内色量相对于白色的感觉；
• 饱和度（Saturation）：某一区域内色量与明度之比，表示色彩的鲜艳程度。

由定义可知，明度和色量是人类视觉对一个光照表面的亮暗与颜色的感知，是绝对概念。而亮度和色度则是相对白色的感觉，是相对概念。饱和度用来描述色彩的鲜艳程度，取决于含色成分（色量）和消色成分（明度）的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。

RGB色彩空间，使用不同比例的红绿蓝三基色进行加性组合来表示颜色，如计算机彩色阴极射线管、彩色光栅图形的显示器都使用RGB数值驱动电子枪发射电子，以激发荧光屏上的颜色的荧光粉发出不同亮度的光线，并通过混合相加产生各种颜色。根据RGB三基色原理，各种颜色的光都可以由红、绿和蓝3种基色加权混合而成。常见于计算机系统如下所示：

RGB色彩模型

国际公认的RGB三基色光的波长分别为700.0nm、546.1nm和435.8nm。在RGB色彩空间中，标准白光由光通量为1lm的红光、4.5907Im的绿光和0.0601lm的蓝光混合而成，因此将这3种光通量大小的光定义为三基色的单位基色量，用(R)、(G)、(B）表示。据此，任何一种具有一定亮度的彩色光的光通量均可由不同比例的三基色叠加来表示。

HSV和HSB是同一种色彩空间的不同叫法，它按照人眼对色彩的感知原理构建，由色调、饱和度和明度3个分量构成，为倒立锥形结构，如下图所示：

色调对应于颜色的波长，它代表人眼所能感知的各种颜色，如红、黄、紫等。色调值可用分布在一个平面的色环表示，如下图所示：

HSV的饱和度是指色调与位于色环中心的中度灰色（Neutral Gray）的差异，它通常用0~1的值（或百分比）来表示。当取值为0时（位于色环中心），表示无颜色（中度灰色)，取最大值时（位于色环圆周上)，表示颜色最鲜艳，为色调定义的最纯色。

明度指光线强度的大小，值越大，色彩越浅。在HSV模型中，从倒立锥的顶点到底面色环中心，明度由小变大。由于HSV模型按照人眼对色彩的感知原理构建，因此常被艺术家用来进行各种彩色艺术创作。

HSI和HSL色彩空间的第三个分量与HSV也有区别。HSV使用代表光线强度的明度作为第三个分量，而HSI使用代表由黑到白变化的灰度（Intensity），HSL使用了表示白色多少的亮度（Luminance）作为第三个分量。明度、灰度或亮度都用于控制色彩的明暗变化。数值越小，色彩越接近于黑色；数值越大，色彩越接近于白色。下图显示了HSL色彩空间的锥形结构：

在机器视觉开发过程中，也会涉及以下几种色彩空间：

• CMYK包括青色（Cyan）、品红（Magenta）、黄色（Yellow）、黑色（BlacK），用于印刷；
• CIE-XYZ包括国际照明委员会（CIE）创建的色彩空间，X、Y、Z为3个假想原色；
• CIE-L*a*b*包括CIE创建，由亮度（Lightness） +a红色、-a绿色、+b黄色、-b蓝色分量构成；
• YUV包括Y为亮度，U为蓝色与Y的色差，V为红色与Y的色差；
• YIQ包括Y为亮度，I代表从橙色到青色的变化，Q代表紫色到黄绿色的变化；
• YCbCr包括对YUV缩放和修正后用于数字视频，Y为亮度，Cb、Cr为蓝色和红色与Y的色差。
• CMYK用于印刷行业，CIE-XYZ和CIE-L*a*b*是由国际照明委员会在进行了大量正常人类视觉测量和统计后建立的空间较大的与设备无关的色彩空间，YUV和YIQ被不同制式的模拟视频信号采用，YCbCr，则是对YUV缩放和修正后用于数字视频的色彩空间。