教你一招使用ASCII字元產生圖片

ASCII是基於拉丁字母的一套電腦編碼系統，主要用於顯示現代英語和其他西歐語言。其實ASCII字元不只可以作為資訊交換標準，還可以用它來產生圖片，今天我們就來介紹介紹。

網路上常有一些字元做成的圖片，例如這樣：

細想一下，這裡面主要運用到了幾個知識，有：

• 從圖片解析出像素顏色（也就是通常說的RGB值）

• 去色處理

• 像素映射到字元

作為世界上最好的語言，用PHP實現有趣功能也是易如反掌。下面講解一下具體實作。

1. 解析圖片中的像素顏色

解析圖片中的像素顏色，我們需要了解圖片儲存的格式，這裡就以BMP圖片為例。什麼？網路上找不到BMP圖片？用QQ的截張圖，存成BMP就行了。

BMP圖片並不是從檔案的第1個位元組開始就是像素數據，而是一個個14位元組的檔案頭，保存著檔案的元資訊。緊鄰的是一個40位元組的圖片頭結構，保存圖片相關的元資料。

詳細列出文件頭和圖片頭結構的每個字段，就有些太無聊了（詳細的頭信息可以參見附錄）。想要解析圖片的像素，只需要這4 個資訊：

• 圖片檔案的總體大小(檔案的第3~6個位元組)

• #像素資料從檔案的哪裡開始(11~14個位元組)

• #圖片的寬度和高度(寬：19~22位元組處、高：23 ~26位元組處)

• 圖片的一個像素佔幾個位元組(29~30位元組)

想要解析出二進位中的數據，用unpack() 結合substr() 就能搞定：

$data = file_get_contents('image.bmp');$ret = unpack('v/Vsize/v/v/VpixelStart/V/Vwidth/Vheight/v/vbytePerPixel/V*6',
    substr($data, 0x0, 54));/**
 * $ret的内容：
 * array (
 *     'size' => 706554,
 *     'pixelStart' => 54,
 *     'width' => 500,
 *     'height' => 471,
 *     'bytePerPixel' => 24,
 * );
 */

2. 獲得像素顏色以及去色

從上一節可以知道，我們想處理的圖片，像素資料從檔案的第54位元組開始，每個像素資料佔據24 bit。這24 bit中R（紅）、G（綠）、B（藍）的值各佔8 bit（1位元組）。

假如我想得到圖片第x 行，第y 列的RGB值，那麼對應的RGB值的位置應該這樣計算：

像素(x, y)的 B 值偏移 = 像素数据开始位置 + 3 * (图片宽度 * x + y)
像素(x, y)的 G 值偏移 = 像素数据开始位置 + 3 * (图片宽度 * x + y) + 1
像素(x, y)的 R 值偏移 = 像素数据开始位置 + 3 * (图片宽度 * x + y) + 2

從式子中發現三原色的值是以BGR順序排列的，不是通常的RGB順序。

如果你按照這個方法，將像素按順序一個個畫在一張畫布上，你會發現得到的圖片是顛倒的，這是因為圖片的像素資訊是倒過來儲存的，最左上角的像素實際上位於檔案的最末尾，所以想得到一張正過來的圖片，像素資料應該這麼取：

像素(x, y)的 B 值偏移 = 文件大小 - 3 * (图片宽度 * x + y) - 3
像素(x, y)的 G 值偏移 = 文件大小 - 3 * (图片宽度 * x + y) - 2
像素(x, y)的 R 值偏移 = 文件大小 - 3 * (图片宽度 * x + y) - 1

像素的顏色是取到了，但最終ascii圖是黑白的，怎麼進行去色呢？去色的演算法很多，這裡就用最簡單粗暴的：

新的R、G、B值 = [min(R, G, B) + max(R, G, B)] / 2;

黑白的像素，R、G、B都是一樣的值，這個值可以稱作像素的明亮度

最終，取像素的操作可以定義成一個函數：

function getPixelColor($x, $y) {
    global $width, $size, $data;
    $b = ord($data[$size - 3 * ($width * $x + $y) - 3]);
    $g = ord($data[$size - 3 * ($width * $x + $y) - 2]);
    $r = ord($data[$size - 3 * ($width * $x + $y) - 1]);
    return (min($r, $g, $b) + max($r, $g, $b)) >> 1;
}

3. 像素到字元映射

到了最後一個環節，我們要將圖片每個像素的深度轉換成ascii字元。 ascii字元本身沒有顏色深淺一說。但是如果你把”#”和”.”分別排列成100x100的正方形，從視覺上”#”會比”.”顏色更暗一點。

我們可以取若干個字元代表不同像素的明亮度，某個像素的明亮度處於某個區間時，就以對應等級的字元替換：

function getChar($colorValue) {
    $map = '@#mdohsy+/-:.` ';
    return $map[(int) ($colorValue / 18)];
}

還有一個問題：如果把每個像素都用一個字元替換的話，那麼輸出的字元圖將會非常巨大。所以最好是用一個字元取代原圖中 NxN 的像素區塊。整個像素區塊的明亮度，就取區塊中每個像素明亮度的平均值。

以上問題都解決了，最後拿一張蒙娜麗莎的微笑來測試：

效果還不錯：-）。如果終端背景是白色的，可以將表示明亮度的字元序列反過來：

// $map = '@#mdohsy+/-:.` ';
$map = ' `.:-/+yshodm#@'; // 反过来

附录

完整代码

<?php $data = file_get_contents(&#39;timg.bmp&#39;);$ret = unpack(&#39;v/Vsize/v/v/VpixelStart/V/Vwidth/Vheight/v/vbytePerPixel/V*6&#39;, substr($data, 0x0, 54));$size = $ret[&#39;size&#39;];$offset = $ret[&#39;pixelStart&#39;];$width = $ret[&#39;width&#39;];$height = $ret[&#39;height&#39;];$bitDepth = $ret[&#39;bytePerPixel&#39;];$pixelLenPerChar = 4;$charImgWidth = (int) ($width / $pixelLenPerChar);$charImgHeight = (int) ($height / $pixelLenPerChar);for ($i = 0; $i !== $charImgHeight; $i++) {    $buf = &#39;&#39;;    for ($j = 0; $j !== $charImgWidth; $j++) {        $sum = 0;        for ($k = 0; $k !== $pixelLenPerChar; $k++) {            for ($l = 0; $l !== $pixelLenPerChar; $l++) {                $sum += getPixelColor($pixelLenPerChar * $i + $k, $pixelLenPerChar * $j + $l);
            }
        }        $sum = (int) ($sum / $pixelLenPerChar / $pixelLenPerChar);        $buf = getChar($sum) . $buf;
    }    echo $buf . PHP_EOL;
}function getPixelColor($x, $y) {
    global $width, $size, $data;    $b = ord($data[$size - 3 * ($width * $x + $y) - 3]);    $g = ord($data[$size - 3 * ($width * $x + $y) - 2]);    $r = ord($data[$size - 3 * ($width * $x + $y) - 1]);    return (min($r, $g, $b) + max($r, $g, $b)) >> 1;
}function getChar($colorValue) {
    $map = '@#mdohsy+/-:.` ';    return $map[(int) ($colorValue / 18)];
}

BMP文件头格式

偏移	大小（字节）	含义	本文中图片示例值
0	2	固定为”BM”两个字符的编码	0x42 0x4d
2	4	文件大小	0x000ac7fa
6	4	保留字段，一般为 0	0x00000000
10	4	像素数据起始处偏移	0x00000036

BMP图片头格式

偏移	大小（字节）	含义	本文中图片示例值
14	4	图片头的大小（字节）	0x00000028
18	4	图片的宽度	0x000001f4
22	4	图片的高度	0x000001d7
26	2	图像的帧数（静态图都是1）	0x0001
28	2	一个像素占的比特位数	0x0018
30	4	保留字段，一般为 0	0x000000
34	4	像素数据占用的总字节数	0x000ac7c4
38	4	保留字段，一般为 0	0x000000
42	4	保留字段，一般为 0	0x000000
46	4	保留字段，一般为 0	0x000000
50	4	保留字段，一般为 0	0x000000

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