RGB 色彩空间

我们平时接触最多的色彩空间 是 RGB，上学的时候就学过三原色，所有的颜色可以通过三原色产生，这 三原色 就是 Red （红），Green（绿），Blue（蓝）。

做 web 前端的同学也会经常用过 RGB 来指定 页面元素的 颜色。RGB 格式目前主要有两类：

1. 像素格式，这是我们比较常用的格式，R，G，B 分别分开用 N 个位来表示。例如 RGB24 格式 中 R 占 8 位，G 占 8 位，B 占 8 位，所以一个像素占 24 位。这种格式可以混合生成 256 256 256 = 16,777,216 种颜色，但缺点是占用空间大。

2. 索引格式，RGB 的值是一个索引，不是真正的颜色值，例如 RGB 的值 占 1 位，那只有两个值 0 跟 1，通常用于黑白颜色，这种情况下 一个像素只占 1 位，大大节省了空间。0 跟 1 到底是什么颜色，是通过 索引表（也叫调色板）来定位的，不一定是 黑白，也可以是其他的颜色。所以叫索引格式。

   只占 1 位的 RGB 成为 RGB1，还有 RGB4 占 4 位，索引表有 15 种颜色， RGB8 占 8 位，索引表有 256 种颜色。

扩展知识：不需要 索引表/调色板 的 RGB 模式 称为 真彩色。

现在还在用 RGB 模式的 应该只有 BMP 文件格式了，BMP 全称 Bitmap-File，是微软出的 图像文件格式。所以接下来 讲一下 BMP 的文件格式。

由于 BMP 格式比较简单，所以使用 HxD 即可，这是一个 16 进制查看器，功能非常强大，用 HxD 打开 juren.bmp 图片，如下：

juren.bmp 下载地址 ：百度网盘，提取码：k1ow

BMP 格式 由以下部分组成。

1，BMP 文件头(14 bytes) ，存放一些 文件 相关的信息。

2，位图信息头，通常是 40 bytes 大小，也可以理解成 图像信息头，存放一些图像相关的信息，例如宽高之类的数据。

3，调色板，大小由 颜色索引决定，本文的 juren.bmp 是 RGB24 模式，真彩色，没有用到 调色板，所以这个区域是 0 字节。

4，位图数据，对于本文的 juren.bmp 来说，里面就是 RGB 数据，一个像素占 3 个字节。

先讲解一下 14 字节大小的 BMP 文件头，第 1~2 字节 是 魔数，在本文里面是 BM 字符串。实际上 这两个字节可以是以下的值：

• BM：windows

• BA：os/2 bitmap array

• CI：os/2 color icon

• CP：os/2 color pointer

• IC：os/2 icon

• PT：os/2 pointer

第 3~6 个字节是 BMP 文件的大小，在本文里面是 0x5EEC36 ，注意，数据类型存储是 小端存储的，看 HxD 的时候，需要从右往左看。0xEC36 缓换成 十进制 就是 6,220,854 字节，这个值跟 文件属性是可以对得上的，如下图：

第 7~10 个字节 是保留字节，以后扩展用的，这 4 个字节目前永远是 0 。

第 11~14 个字节 是实际的像素数据的偏移值，在本文里面是 0x36 ，没有调色板通常都是 0x36，所以从 54 字节开始，就是真正的 RGB 数据。

再来讲一下 位图信息头，位图信息头 是从 第 15 个字节开始的，前面 14 个字节 被 BMP 文件头 用了。第 15 ~ 18 字节是 位图信息头 的大小，本文的 juren.bmp 的 第 15 ~ 18 字节 是 0x00000028 ，所以是 40 字节大小（包含自身），如下图：

HxD 这个软件特别棒，你只要选择内容，他就自动转成 十进制给你看。

第 19~22 字节 是 图像的宽度，单位是像素，在本文是 0x00000780 , 十进制是 1920 ，也就是 一行里面有 1920 个像素。

第 23~26 字节 是 图像的高度，单位是像素，在本文是 0x00000438 , 十进制是 1080，也就是 一列里面有 1080 个像素。高度是有符号的，可能是负数，负数的情况本文不讲解。

第 27~28 字节是 color planes 的数量 ，通常是 01 。

第 29~30 字节是 指每个像素 需要多少 位来存储，本文是 0x0018 ，十进制是 24 ，所以本文的 juren.bmp 是 RGB24 模式的，一个像素占 24 位。

第 31~32 字节是 压缩类型，本文没有压缩，所以是 0000 。

第 33~36 字节是 图像大小，不包含 BMP 文件头 跟 位图信息头，其实 BMP 文件头就有 总文件大小，6,220,854，减去 54 头部数据，跟 这 4 字节内容是一致的。如下图：

第 37~40 字节是 Width resolution in pixels per meter，水平分辨率，本文是 00 ，所以不管他。

第 41~43 字节是 Height resolution in pixels per meter，垂直分辨率，本文是 00 ，所以不管他。

第 44~47 字节是 颜色表中的颜色索引数，本文没有索引表，是真彩色，所以是 00 。

第 48~51 字节表示对图像显示有重要影响的颜色索引数码，本文是 00 ，代表全都重要。本文没用到索引表，不用管这个字段。

至此，juren.bmp 文件的 BMP 文件头，位图信息头，已经讲解完毕，剩下的字节内容就是 真正的 RGB 值。请看下图中第一个像素的值：

上图中圈出来的像素 是 R 等于 00 ，B 等于 00，G 等于 00 ，所以是一个纯黑色的像素，注意，这个像素是位于 左下角的第一个像素，不是 左上角。

文件中的像素排列顺序是从左下角到右上角，这个排列顺序是由 位图信息头 里面那个 高度是正数还是负数决定的。

下面我们手动修改一下 这些颜色，把黑色改成 白色，如下图：

我把 左下角 3 个像素全部改成 白色了，放大再看一下 juren.bmp ，可以看到有白色的 3 个像素，只是非常小，如下图：

注意，RGB24 模式中的顺序是 BGR，第一个字节是 B，第二个字节是 G， 第三个字节才是 R。

RGB24 真彩色的存储空间是很大的，juren.bmp 占了 5M 大小，从 HxD 可以看到有很多重复的像素点，是一样，这些都是可以压缩的。

FFmpeg 可以自由 转换 jpeg 跟 bmp，命令如下：

ffmpeg -i juren.jpg juren.bmp

ffmpeg -i juren.bmp juren.jpg

参考文章：

1，Exploring the .BMP File Format

2，图片RGB数据格式

3，BMP文件格式详解（BMP file format）

4，A Bitmap File Analyzer