二进制 如何 编解码显示屏的三原色

将二进制数据编码和解码为显示屏的三原色（通常是红、绿、蓝，即 RGB），本质上是将数据（字节）映射为像素的颜色值，以及反过来从像素颜色中提取原始数据的过程。

以下是这个过程的核心原理、常见方法和步骤：

1. 基本原理

在计算机中，显示屏上的每一种颜色通常由三个 8 位的通道组成（即 24 位真彩色）。这意味着：

• 红色（R）：0-255 （1字节）

• 绿色（G）：0-255 （1字节）

• 蓝色（B）：0-255 （1字节）

这样，一个像素（RGB组合）恰好可以存储 3 个字节（24位）的二进制数据。

2. 编码过程（二进制 -> 屏幕显示）

假设你有一串二进制数据，你想把它变成屏幕上的一个色块或一张图片。

步骤 1：数据分割
将原始的二进制文件（或文本）视为一长串字节流。
按照顺序，每 3 个字节 切分为一组。

• 例子： 假如数据是 [0xAB, 0xCD, 0xEF, 0x12, 0x34, 0x56]

• 像素1： R = 0xAB, G = 0xCD, B = 0xEF

• 像素2： R = 0x12, G = 0x34, B = 0x56

步骤 2：映射到像素
按照上述对应关系，创建一张位图（Bitmap）。图片的宽度决定了每行放多少个像素。如果最后一组数据不足 3 字节，需要用固定的颜色（如黑色 0x000000 或白色 0xFFFFFF）进行填充，并在文件头或单独的文件中记录原始数据的真实长度。

步骤 3：保存或显示
将这些像素排列成图片（例如 BMP、PNG 格式）保存。此时，这张图片看起来可能是五颜六色的噪点，但实际上它包含了原始数据。

3. 解码过程（屏幕截图/图片 -> 二进制）

这个过程是编码的逆过程。

步骤 1：读取像素
从图片的第一个像素（通常是左上角）开始，依次读取每个像素的 RGB 值。

步骤 2：提取字节
将每个像素的 R、G、B 分量值按顺序取出。

• 从上面那张图：

  • 像素1：取出 0xAB, 0xCD, 0xEF

  • 像素2：取出 0x12, 0x34, 0x56

步骤 3：拼接数据
将取出的字节流按顺序拼接起来。最后，根据原始文件长度信息，去除填充的多余字节，即可恢复原始二进制文件。

4. 进阶方法与注意事项

上述是最直接的 1:1 映射方法。但在实际应用中，为了应对不同的需求，会有一些变种：

A. 数据容量与图片尺寸

• 公式： 一张图片能存储的最大字节数 = 图片宽度 × 图片高度 × 3。

• 例如： 一张 100×100 的图片可以存储 30,000 字节（约 29KB）的数据。

B. 隐写术（Steganography） —— 隐藏数据

如果目的是隐藏数据（而不是直观地展示），直接使用 0xAB 作为红色可能会让颜色看起来太突兀。此时会使用最低有效位（LSB，Least Significant Bit）算法：

• 原理：人眼对颜色轻微的变化不敏感。

• 方法：将二进制数据的每 2 位（或 1 位），写入到图片像素 RGB 分量的最低几位中。

• 效果：图片看起来和原图几乎没有区别，但实际上藏了信息。

• 例子： 原图红色是 10101100（暗红），你想藏 01。修改后变成 101011**01**，肉眼几乎看不出区别。

C. 色彩空间

虽然 RGB 最常用，但有时也会使用 YUV 或 HSV 色彩空间进行编码。例如，将数据编码在色相（Hue）中，而保持亮度（Value）不变，这样编码后的图片看起来可能是一张单色渐变图，而非彩色噪点。

D. 纠错码

如果打算把数据打印出来再扫描回去（如二维码的原理），或者通过网络传输（经过压缩可能失真），必须加入纠错码。因为屏幕拍摄或打印机扫描会引入噪点，直接的 RGB 值可能会发生变化。

总结

二进制编解码显示屏三原色，核心流程就是：二进制数据 -> 分割成 RGB 三元组 -> 绘制成像素 -> 存储/显示 -> 读取像素 -> 还原 RGB -> 拼接回二进制。