引言
当我们观看电视、电脑屏幕或手机时，会被屏幕上绚丽多彩的画面所吸引。你是否曾好奇，这些屏幕是如何呈现出如此丰富的色彩的呢？
实际上，无论是传统的CRT电视、液晶（LCD）电视，还是更先进的OLED电视，绝大多数数字显示设备都不是直接发出每一种颜色的光，而是通过巧妙地混合仅有的三种基本颜色来生成所有其他颜色。
这三种基本颜色就是：红色 (Red)、绿色 (Green) 和蓝色 (Blue)。
一、屏幕的“基石”：红、绿、蓝 (RGB)
构成电视机屏幕色彩的基础，是基于光学中的加色混合原理。
这三种颜色分别是：
- 红色 (R – Red)
- 绿色 (G – Green)
- 蓝色 (B – Blue)
它们被称为“光的原色”。与我们绘画时使用的颜料（黄、品红、青）遵循的减色混合原理不同，光的原色混合后亮度会增加，最终混合成白色光。它们的区别在于：
- 红色光：刺激人眼中对长波光（约620-750纳米）最敏感的视锥细胞。
- 绿色光：刺激人眼中对中波光（约495-570纳米）最敏感的视锥细胞。
- 蓝色光：刺激人眼中对短波光（约450-495纳米）最敏感的视锥细胞。
人眼的三种视锥细胞对这三种波长范围的光有各自的感知峰值，通过不同比例地混合它们，可以模拟出人眼能够感知到的绝大多数颜色。
二、如何通过红、绿、蓝混合出万千色彩？——加色混合
屏幕能够显示各种颜色，正是通过精确控制红、绿、蓝这三种光的亮度比例来实现的。这个过程称为加色混合 (Additive Color Mixing)。
基本混合规则：
当等量的两种原色光混合时，会产生次生色：
- 红色光 + 绿色光 = 黄色光 (Yellow)
- 红色光 + 蓝色光 = 品红色/洋红色光 (Magenta)
- 绿色光 + 蓝色光 = 青色光 (Cyan)
当三种原色光以最大亮度等量混合时，会产生：
- 红色光 + 绿色光 + 蓝色光 = 白色光 (White)
如果三种颜色的亮度都为零（即不发光），那么屏幕就会显示黑色 (Black)。
通过调整红、绿、蓝三种光各自的亮度，可以产生理论上无限多的颜色变化。例如，如果红色和绿色亮度都很高，蓝色亮度很低，那么就会得到一种偏黄的颜色；如果红色亮度高，绿色和蓝色亮度中等，可能会得到某种橙色等等。
三、屏幕上的微观结构：像素与子像素如何呈现颜色？
为了实现这种颜色混合，电视屏幕被划分成无数个微小的点，每个点就是一个像素 (Pixel)。
而每个像素，又进一步由三个更小的、紧密排列的单元组成，这些单元就是子像素 (Sub-pixel)。
- 一个子像素负责发出红色光。
- 一个子像素负责发出绿色光。
- 一个子像素负责发出蓝色光。
这些红、绿、蓝子像素紧邻排列，通常呈直线状或棋盘状排列。不同的屏幕技术（如LCD、OLED）有不同的发光原理，但核心都是控制这些子像素的亮度：
- LCD屏幕：依靠背光源提供白光，通过液晶分子的偏转来控制每个子像素前红色、绿色或蓝色滤光片的透光率，从而调节子像素的亮度。
- OLED屏幕：每个子像素都是一个独立的有机发光二极管，可以直接发出红色、绿色或蓝色光，通过控制流过每个二极管的电流来调节其亮度。
当我们离屏幕足够远时，人眼无法分辨出这三个独立的子像素，而是将它们发出的光混合起来，感知为一个完整的像素所呈现出的颜色。屏幕的控制电路会根据需要显示的图像信息，精确地调节每个像素内红、绿、蓝三个子像素的亮度。通过控制子像素的发光强度，从而控制最终混合而成的像素颜色。
四、RGB模型的重要性与应用
RGB色彩模型是现代数字显示技术的核心，其重要性体现在：
- 标准性：它是计算机图形、数字图像处理、网页设计、视频编码等领域的通用颜色标准。我们看到的数字图像文件（如JPEG、PNG）通常都使用RGB格式存储颜色信息。
- 效率：用三种颜色及其亮度组合来表示所有颜色，大大简化了显示硬件的设计和信号传输。
- 与人眼感知一致：基于人眼的三色视觉特性，能够有效地模拟自然界的色彩，为用户提供逼真的视觉体验。
- 广泛应用：除了电视屏幕，电脑显示器、手机屏幕、平板电脑、数码相机、扫描仪，甚至舞台上的LED大屏幕和灯光系统，都广泛采用了RGB加色混合原理。
五、拓展思考：色深与色彩空间
理解了RGB原理后，我们可以进一步思考一些相关概念：
色深 (Color Depth)：
色深决定了每个子像素的亮度可以有多少个不同的级别。例如，如果每个子像素有256个亮度级别（通常表示为8位，即2^8），那么一个像素就可以显示 256 * 256 * 256 = 16,777,216 种不同的颜色（俗称1670万色，也叫“真彩色”）。更高的色深（如10位，1024个级别）可以显示 1024 * 1024 * 1024 = 1,073,741,824 种颜色（超过10亿色），提供更平滑的颜色过渡，减少色带现象。
色彩空间 (Color Space)：
不同的设备或标准可能使用不同的“红色”、“绿色”和“蓝色”光的具体波长定义以及它们的最大亮度范围。这被称为色彩空间。常见的色彩空间包括sRGB（互联网和多数消费电子设备标准）、Adobe RGB和DCI-P3（更广阔的色彩范围，常用于专业图像处理和电影制作）。即使都是RGB屏幕，它们能显示的颜色范围（色域）会因其支持的色彩空间而异。
简单来说，RGB原理说明了如何混合颜色，而色深决定了每种颜色混合的精细度，色彩空间决定了能够混合出的颜色范围有多大。
结论
综上所述，电视机屏幕之所以能呈现出丰富多彩的世界，核心在于其基于红、绿、蓝这三种原色的加色混合原理。
每一个微小的像素都包含红、绿、蓝三个子像素，通过精确控制这些子像素的亮度，屏幕便能够组合出我们眼睛所能感知的绝大多数颜色。这不仅是一种巧妙的物理和生理结合应用，也是现代数字显示技术不可或缺的基础。理解这三种颜色的区别以及它们如何协同工作，是理解数字显示设备工作原理的关键。