在過去的幾十年里，PNG(便攜式網(wǎng)絡圖形)已經(jīng)成為應用程序開發(fā)的主要部分。從游戲開發(fā)到web開發(fā)，再到Android開發(fā)，它無處不在，這意味著它被廣泛采用，但也有被廣泛濫用的機會。

正如我之前所討論的，PNG提供了一種不錯的高分辨率圖像格式，但這意味著在數(shù)據(jù)壓縮方面還有很大的改進空間。但是在我們開始討論如何進一步壓縮PNG文件之前，我們必須先討論格式是如何工作的。

了解壓縮

PNG的壓縮過程是完全無損的;這意味著壓縮文件可以準確地重建源圖像。分兩個階段完成:預測(又名過濾)和壓縮。

1 過濾器(預測)

增量編碼是最強大的數(shù)字壓縮方法之一,基本思想是您可以將任何值表示為與前一個值不同的值，所以：

[2,3,4,5,6,7,8]會變成[2,1,1,1,1,1,1]，其中 [2, 3-2=1,4-3=1, 5-4=1, 6-5=1, 7-6=1, 8-7=1]

這之所以如此強大，是因為如果數(shù)據(jù)是線性相關的(也就是說，值與前一個值有一些很小的差異)，那么最終會將數(shù)據(jù)集的值轉換為大量重復的小值，這些小值更容易被壓縮。 PNG格式使用稱為“filtering”的delta編碼格式。基本上，對于每一個像素掃描線，當前像素都是按照與左邊像素、上面像素和上面左側像素的某種關系進行編碼的。

例如，如果我們用A和B的平均值的差值(X-(((A + B)/2)來編碼一個給定的像素，那么我們會得到:

過濾器使用用ABC來預測x的值，使用預測值和實際值之間的差來代替X的值。

現(xiàn)在，值得注意的是，每一行只有很小的差異，PNG允許選擇五種模式中的一種，每行:

不使用filtering

X和A的差

X和B的差值

X與(A + B)/2的差值(即平均值)

Paeth預測器(A,B,C的線性函數(shù))

這里的意圖是，每一行都可以為自己選擇最好的filtering方法，這樣就可以產生最少的唯一符號（重復符號越多，壓縮效果越好）。這是我們每個模式的原始例子:

需要注意的是，這些過濾器是按通道而不是按像素設置的。這意味著該過濾器應用于掃描線的一個像素的所有紅色值，然后單獨應用于掃描線的所有藍色值(盡管一行中的所有顏色將使用相同的過濾器)。

PNG格式有一些很好的方式來選擇在一個通道上使用哪個過濾器；雖然蠻力是最直接的，但結果并不理想，相反，開發(fā)人員在不同的圖像類型上進行了試驗，并提出了一些接近最優(yōu)的經(jīng)驗法則：比如對調色板圖像以及低于8位的灰度圖像不使用過濾器；對于其他的圖像，選擇最小化絕對差和的濾波器；不是使用256模除(%)，而是使用標準的帶符號數(shù)學，然后獲取abs值，并將它們全部添加到給定行中，然后比較其他篩選器類型的和，選擇給出最小和的過濾器。

2 壓縮(DEFLATE)

一旦在掃描線上進行了濾波，它將傳遞給LZ77算法的變種，稱為DEFLATE；該算法結合了LZ77編碼和一個霍夫曼編碼器。它與PKWARE、PKZIP、GZip等壓縮器幾乎相同。這個實現(xiàn)是開箱即用的標準，但是對于圖像數(shù)據(jù)有一些有趣的注意事項：

Deflate限制3到258個符號之間的匹配長度；這使得可以想象的最大壓縮比約為1032:1。

如果匹配的符號小于3個，那么您將產生一些開銷(overhead)來表示符號

這兩個的結果，意味著如果在掃描線中找到匹配項，圖像的大小可能會有影響。

考慮下面這張圖，270x90版本只有20k，但是270x92版本大了2倍。

從邏輯上看，這似乎是錯誤的。在一張圖片上增加540個像素應該不會導致2倍的壓縮膨脹。然而，當我們仔細觀察時，我們可以看到為什么會發(fā)生這種情況，下面的圖像熱圖表示給定像素的壓縮程度。深藍=高度壓縮，黃色/紅色=非高度壓縮(壓縮率不高)

之所以發(fā)生這種情況，雖在較小的圖像中，掃描線有更多的匹配，因此有更好的壓縮率。但是，稍微調整一下大小，就會改變可能出現(xiàn)的匹配類型，一些可能的匹配對象現(xiàn)在在我們的LZ窗口之外，因此沒有被匹配，導致文件變大。

原文鏈接 https://medium.com/@duhroach/how-png-works-f1174e3cc7b7

總結

以上是生活随笔為你收集整理的为什么存png还有白色底_PNG的算法原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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