PHP实现生成ascii字符图片

网上经常有一些字符做成的图片，比如这样：



细想一下，这里面主要运用到了几个知识，有：

从图片解析出像素颜色（也就是通常说的RGB值）

去色处理

像素映射到字符

作为世界上最好的语言，用PHP实现有趣功能也是易如反掌。下面讲解一下具体实现。

1. 解析图片中的像素颜色

解析图片中的像素颜色，我们需要了解图片存储的格式，这里就以BMP图片为例。什么？网上找不到BMP图片？用QQ的截个图，保存成BMP就行了。

BMP图片并不是从文件的第1个字节开始就是像素数据，而是一个个14字节的文件头，保存着文件的元信息。紧挨着的是一个40字节的图片头结构，保存着图片相关的元信息。

详细列出文件头和图片头结构的每个字段，就有些太无聊了（详细的头信息可以参见附录）。想要解析图片的像素，只需要这 4 个信息：

图片文件的总体大小 (文件的第3~6个字节)

像素数据从文件的哪里开始 (11~14个字节处)

图片的宽度和高度 (宽：19~22字节处、高：23~26字节处)

图片的一个像素占几个字节 (29~30字节处)

想要解析出二进制中的数据，用 unpack() 结合 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. 获得像素颜色以及去色

从上一节可以知道，我们想处理的图片，像素数据从文件的第54字节开始，每个像素数据占据24 bit。这24 bit中R（红）、G（绿）、B（蓝）的值各占8 bit（1字节）。

假如我想获得图片第 x 行，第 y 列的RGB值，那么对应的RGB值的位置应该这样计算：

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

从式子中发现三原色的值是以BGR顺序排列的，不是通常的RGB顺序。

如果你按照这种方法，将像素按顺序一个个画在一张画布上，你会发现得到的图片是颠倒的，这是因为图片的像素信息是倒过来存储的，最左上角的像素实际位于文件的最末尾，所以想得到一张正过来的图片，像素数据应该这么取：

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

像素的颜色是取到了，但最终ascii图是黑白的，怎么进行去色呢？去色的算法有很多，这里就用最简单粗暴的：

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

黑白的像素，R、G、B都是一样的值，这个值可以称作像素的 明亮度

最终，取像素的操作可以定义成一个函数：

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. 像素到字符映射

到了最后一个环节，我们要将图片每个像素的深浅转换成ascii字符。ascii字符本身没有颜色深浅一说。但是如果你把”#”和”.”分别排列成100x100的正方形，从视觉上”#”会比”.”颜色更暗一点。

我们可以取若干个字符代表不同像素的明亮度，某个像素的明亮度处于某个区间时，就以相应等级的字符替换：

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

还有一个问题：如果把每个像素都用一个字符替换的话，那么输出的字符图将会非常巨大。所以最好是用一个字符替代原图中 NxN 的像素块。整个像素块的明亮度，就取块中每个像素明亮度的均值。

以上问题都解决了，最后拿一张蒙娜丽莎的微笑来测试：





效果还不错：-）。如果终端背景是白色的，可以将表示明亮度的字符序列反过来：

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

附录

完整代码

<?php
$data = file_get_contents('timg.bmp');
$ret = unpack('v/Vsize/v/v/VpixelStart/V/Vwidth/Vheight/v/vbytePerPixel/V*6', substr($data, 0x0, 54));
$size = $ret['size'];
$offset = $ret['pixelStart'];
$width = $ret['width'];
$height = $ret['height'];
$bitDepth = $ret['bytePerPixel'];

$pixelLenPerChar = 4;
$charImgWidth = (int) ($width / $pixelLenPerChar);
$charImgHeight = (int) ($height / $pixelLenPerChar);

for ($i = 0; $i !== $charImgHeight; $i++) {
$buf = '';
for ($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