如果你仔細(xì)了解過(guò) FreeDOS，你可能已經(jīng)注意到文本使用有限的顏色范圍 —— 16 種文本顏色和 8 種背景顏色。這類似于 Linux 顯示文本顏色的方式 —— 你或許能夠在 Linux 終端中更改 文本顏色，但你仍然只能使用 16 種文本顏色和 8 種背景顏色。

DOS 文本有 16 種顏色和 8 種背景顏色（吉姆·霍爾，??CC-BY SA 4.0??）

為什么文本只能使用這些有限的顏色顯示，為什么 FreeDOS 使用這些顏色和陰影，而不是其他顏色？

答案就像技術(shù)中的許多事情一樣，歷史原因。

PC 色彩的由來(lái)

為了解釋為什么文本只有 16 種顏色，讓我給你講一個(gè)關(guān)于第一臺(tái) IBM 個(gè)人計(jì)算機(jī)的故事。這個(gè)故事的部分內(nèi)容可能有些杜撰，但基本內(nèi)容已經(jīng)足夠接近。

IBM 于 1981 年發(fā)布了個(gè)人計(jì)算機(jī)Personal Computer 5150（“IBM PC”）。該 PC 使用了一個(gè)簡(jiǎn)單的監(jiān)視器屏幕，以綠色顯示文本。由于此顯示器僅適用于一種顏色，因此被稱為 單色monochrome（“IBM 5151 單色顯示器”，搭載 IBM 單色顯示適配器Monochrome Display Adapter，即 MDA）。

同年，IBM 發(fā)布了 PC 的更新版本，帶來(lái)了驚人的技術(shù)成就 —— 顏色！新的 IBM 5153 彩色顯示器依賴于新的 IBM 彩色圖形適配器Color Graphics Adapter（CGA）。正是由于這個(gè)原始的 CGA，所有的 DOS 文本都繼承了它們的顏色。

但在我們討論那一部分之前，我們首先需要了解一些關(guān)于顏色的東西。當(dāng)我們談?wù)撚?jì)算機(jī)屏幕上的顏色時(shí)，我們談?wù)摰氖腔旌?nbsp;三原色（紅色、綠色和藍(lán)色）的不同值。你可以將不同級(jí)別（“亮度”）的紅光、綠光和藍(lán)光混合在一起，以創(chuàng)建幾乎任何顏色。混合紅色和藍(lán)色光，你會(huì)得到洋紅色。混合藍(lán)色和綠色，你會(huì)得到青色或淺綠色。均勻地混合所有顏色，你會(huì)得到白色。沒(méi)有任何淺色，你會(huì)看到黑色（沒(méi)有顏色）。

混合紅色、綠色和藍(lán)色光以獲得不同的顏色（吉姆·霍爾，??CC-BY SA 4.0??）

IBM 5153 彩色顯示器通過(guò)在陰極射線管cathode ray tube（CRT）上點(diǎn)亮微小的紅色、綠色和藍(lán)色光點(diǎn)來(lái)向用戶呈現(xiàn)顏色。這些小點(diǎn)排列得非常緊密，并以紅色、綠色和藍(lán)色的三色點(diǎn)組成一個(gè)“像素”的模式排列。通過(guò)控制同時(shí)點(diǎn)亮哪些熒光點(diǎn)，IBM 5153 彩色顯示器可以顯示不同顏色的像素。

每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色三元組都是一個(gè)像素（吉姆·霍爾，??CC-BY SA 4.0??）

順便說(shuō)一句，即使是現(xiàn)代顯示器也使用這種紅色、綠色和藍(lán)色點(diǎn)的組合來(lái)表示顏色。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的不同之處在于，每個(gè)像素都使用紅色、綠色和藍(lán)色 LED 燈（通常并排排列），而不是微小的熒光點(diǎn)。計(jì)算機(jī)可以打開(kāi)或關(guān)閉每個(gè) LED 燈，以混合每個(gè)像素中的紅色、綠色和藍(lán)色。

每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色三元組都是一個(gè)像素（吉姆·霍爾，??CC-BY SA 4.0??）

定義 CGA 顏色

IBM 工程師意識(shí)到他們可以通過(guò)混合紅色、綠色和藍(lán)色像素來(lái)顯示多種顏色。在最簡(jiǎn)單的情況下，你可以假設(shè)單個(gè)像素中的每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色點(diǎn)要么“開(kāi)”，要么“關(guān)”。正如任何計(jì)算機(jī)程序員都會(huì)告訴你的那樣，你可以將“開(kāi)”和“關(guān)”表示為二進(jìn)制 —— 1（1 = 開(kāi)）和 0（0 = 關(guān)）。

用 1 或 0 表示紅色、綠色和藍(lán)色意味著你可以組合多達(dá)八種顏色，從 000（紅色、綠色和藍(lán)色都關(guān)閉）到 111（紅色、綠色和藍(lán)色都打開(kāi)）。請(qǐng)注意，位模式類似于“RGB”，因此 RGB=001 是藍(lán)色的（只有藍(lán)色是打開(kāi)的），RGB=011 是青色的（綠色和藍(lán)色都打開(kāi)了）：

但這只是最簡(jiǎn)單的情況。一位特別聰明的 IBM 工程師意識(shí)到，只需再添加一點(diǎn)，你就可以將顏色數(shù)量從 8 種顏色增加到 16 種。因此，我們可以使用像 iRGB 這樣的位模式，而不是像 RGB 這樣的位模式。我們將把這個(gè)額外的“i”位稱為“強(qiáng)度”位，因?yàn)槿绻覀儗ⅰ皬?qiáng)度”位設(shè)置為 1（開(kāi)），那么我們將在全亮度下點(diǎn)亮紅色、綠色和藍(lán)色；如果“強(qiáng)度”位為 0（關(guān)閉），我們可以使用一些中級(jí)亮度。

有了這個(gè)簡(jiǎn)單的修復(fù)程序，現(xiàn)在 CGA 可以顯示 16 種顏色！為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，IBM 工程師將高強(qiáng)度顏色稱為常規(guī)顏色名稱的“明亮”版本。因此，“紅色”與“亮紅色”配對(duì)，“洋紅色”與“亮洋紅色”配對(duì)。

哦不，等等！這實(shí)際上不是十六種顏色。如果你注意到 iRGB=0000（黑色）和 iRGB=1000（亮黑色），它們都是相同的 黑色。沒(méi)有顏色可以“亮”，所以它們都是普通的黑色。這意味著我們只有 15 種顏色，而不是我們希望的 16 種顏色。

但 IBM 有聰明的工程師為他們工作，他們意識(shí)到如何解決這個(gè)問(wèn)題以獲得 16 種顏色。IBM 實(shí)際上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)直接的 RGB 到 iRGB，而是實(shí)現(xiàn)了 類 iRGB 方案。隨著這一變化，IBM
為每個(gè)光點(diǎn)設(shè)置了四個(gè)亮度級(jí)別：完全關(guān)閉、三分之一亮度、三分之二亮度和全亮度。如果“亮度”位被關(guān)閉，那么每個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色光點(diǎn)將以三分之二的亮度點(diǎn)亮。如果你打開(kāi)“亮度”位，RGB
顏色中的所有 0 都將以三分之一的亮度點(diǎn)亮，而所有 1 都將以全亮度點(diǎn)亮。

讓我用另一種方式向你描述這一點(diǎn)，使用 Web 顏色代碼表示。如果你熟悉 HTML 顏色，你可能知道你可以使用 ??#RGB?? 表示顏色，其中 RGB 表示紅色、綠色和藍(lán)色值的組合，每個(gè)值都在十六進(jìn)制值 0 到 F 之間。因此，使用 IBM 修改后的 iRGB 定義，iRGB=0001 是 #00a（藍(lán)色），iRGB=1001 是 #55f（亮藍(lán)色），因?yàn)閷?duì)于高亮度顏色，RGB=001 中的所有零點(diǎn)都以三分之一的亮度點(diǎn)亮（0 到 F 刻度上的“5”左右），RGB=001 中的所有零點(diǎn)都以三分之二的亮度點(diǎn)亮（0 到 F刻度上的“A”）。

有了這些顏色，我們終于完成了！我們擁有從 iRGB=0000（黑色）到 iRGB=1111（亮白色）以及介于兩者之間的所有顏色的全光譜。就像彩虹般的顏色，這很漂亮。

除了……不，等等，這里有問(wèn)題！我們實(shí)際上還不能復(fù)制彩虹的所有顏色。我們?cè)谛W(xué)學(xué)到的方便的助記符是
ROYGBIV，它可以幫助我們記住彩虹的顏色有紅色、橙色、黃色、綠色、藍(lán)色、靛藍(lán)和紫色。我們修改后的 iRGB
配色方案包括紅色、黃色、綠色和藍(lán)色——我們可以將其“偽造”為靛藍(lán)和紫色，但是我們?nèi)鄙俪壬Ｔ饬耍?/p>

一條美麗的彩虹——不幸的是它含有橙色。（??Pawe? Fija?kowski???，公共）

為了解決這個(gè)問(wèn)題，聰明的 IBM 工程師對(duì) RGB=110 做了最后的修復(fù)。高強(qiáng)度顏色（iRGB=1110）以全亮度點(diǎn)亮紅色和綠色熒光粉點(diǎn)以產(chǎn)生黃色，但是在低亮度顏色（iRGB=0110）下，他們以三分之二的亮度點(diǎn)亮紅色，以三分之一的亮度點(diǎn)亮綠色。這將 iRGB=0110 變成了橙色——盡管它后來(lái)被稱為“棕色”，因?yàn)?IBM 不得不在某處弄亂標(biāo)準(zhǔn)名稱。

這就是 CGA 以及擴(kuò)展的 DOS 獲得十六種顏色的方式！如果你好奇，這也是為什么會(huì)有“亮黑色”的原因，即使它只是一種灰色陰影。

表示顏色（位和字節(jié)）

但是你可能想知道：為什么 DOS 可以顯示 16 種文本顏色，卻只能顯示 8 種背景顏色？為此，我們需要快速了解計(jì)算機(jī)如何將顏色信息傳遞給 CGA 卡。

簡(jiǎn)而言之，CGA 卡希望將每個(gè)字符的文本顏色和背景顏色編碼在一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)包中，一共八位。那么八位是從哪里來(lái)的呢？

我們剛剛了解了 iRGB（四位）如何生成十六種顏色。文本顏色使用 iRGB ，四位，背景顏色僅限于八種低強(qiáng)度顏色（RGB，三位），加起來(lái)只有七位。丟失的第八位在哪里？

最后一個(gè)位可能是為 DOS 時(shí)代最重要的用戶界面元素保留的 —— 閃爍文本。雖然閃爍的文本在如今可能很煩人，但在整個(gè) 1980 年代初期，閃爍的文本是表示錯(cuò)誤消息等關(guān)鍵信息的友好方式。

將這個(gè)“閃爍”位添加到三個(gè)背景顏色位（RGB）和四個(gè)文本顏色位（iRGB）中會(huì)產(chǎn)生八個(gè)位或一個(gè)字節(jié)！計(jì)算機(jī)喜歡以完整字節(jié)為單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，這使其成為將顏色（和閃爍）信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的便捷方式。

因此，表示顏色（和閃爍）的完整字節(jié)是 ??Bbbbffff??，其中 ??ffff?? 是文本顏色的 iRGB 位模式（從 0 到 15），??bbb?? 是低強(qiáng)度的 RGB 位模式背景顏色（從 0 到 7），而 ??B?? 是“閃爍”位。

十六種文本顏色和八種背景顏色的限制一直持續(xù)到今天。當(dāng)然，DOS 堅(jiān)持使用這種顏色組合，但即使是像 GNOME 終端這樣的 Linux 終端仿真器也仍然受限于 16 種文本顏色和 8 種背景顏色。當(dāng)然，Linux 終端可能允許你更改使用的特定顏色，但你仍然限于十六種文本顏色和八種背景顏色。為此，你要感謝 DOS 和最初的 IBM PC。別客氣！