Image 自定义图像格式：如何针对压缩算法

在过去的几天里，我对PNG做了一些修改，我对我的发现感到不安。我的结论是，我的大部分结果都与压缩有关。所以这个周末我将深入阅读高级压缩文章。我想分享我目前的发现。看看是否有人对实现我的目标有什么建议，也许能给我指出正确的方向

我目前正在进行一个项目，我需要在不到15秒的时间内获得尽可能小的文件大小

我正在处理的大多数图像都是PNG-8bpp，带有完整的256色调色板。我可以用5bpp（32种颜色）准确地表示这些图像中的大多数

但是，PNG索引仅支持1、2、4和8bpp。因此，我的想法是将PNG格式剥离到我需要的最小信息，并编写一个编码器/解码器，以支持IDAT的3、5、6或7bpp部分

Test 1:
Original File: 61.5KB, 750 * 500, 8pp Palette, 256 colors, No tRNS
After Optimizations (Reductions to 4bpp, Strip Anx Chunks, & PNGOUT): 49.2KB 4bpp, 16 Colors
Human Interpretation: I can see 6 distinguishable colors.

因为我只需要六种颜色来表示图像，所以我决定使用3bpp对IDAT进行编码，以提供最多8种颜色的调色板。首先，我解压缩了IDAT，结果是新文件大小为368KB。对IDAT应用3bpp后，我的新未压缩文件大小为274KB。我去了一个看起来不错的开始。。。接下来，我将deflate应用于我的新IDAT部分。结果。。。59KB

比使用4bpp大10KB

Test 2:
Original File: 102KB, 1000 * 750, 8bpp, 256 Colors, tRNS 1 fully transparent color
After Optimization: 79KB, 8bpp, 193 colors, tRNS 1 full transparent color
Human Interpretation: I need about 24 colors to represent this picture.

24种颜色可在5bpp中以32种颜色表示。使用上述相同的技术，我能够获得比未压缩好得多的结果，但再次在压缩时失败。最终尺寸压缩。。。84KB。然后我试着在6,7页。。。与8bpp时的压缩效果相同

为了确保我保存了所有未压缩的图像，并尝试了其他几种压缩算法。。。LZMA，BZIP2，PAQ8。。。同样的结果是，8bpp时的压缩尺寸小于5,6或7bpp时的压缩尺寸，4bpp时的压缩尺寸小于3bpp时的压缩尺寸

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为什么会这样？我是否可以调整/修改压缩算法，以使用5、6或7bpp格式的类似PNG的格式作为目标，该格式使用8bpp压缩？值得花时间吗。。。是的，再节省10KB是值得的。

您看到的是，通过使用奇数像素大小，由于PNG压缩的工作方式，您的有效压缩会降低。PNG压缩比直接使用FLATE/ZIP压缩的优势在于过滤。PNG压缩试图利用一小部分预处理过滤器来利用水平和垂直对称性。这些过滤器在字节边界上工作，在像素大小为4/8/16/24/32/48/64位时有效。当你移动到一个奇数大小的像素（3/5/6/7位）时，你将无法过滤，因为在8位边界上过滤时，相同颜色的像素不会水平“相互抵消”

即使过滤不是问题，平面压缩的工作方式，将像素大小从8位减少到7位或6位也不会有多大效果，因为它还假定符号大小为8位

总之，使用奇数像素的唯一好处是，未压缩的数据会更小。通过打破像素的字节边界对称性，您将无法获得PNG压缩的大部分好处

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GIF压缩支持1到8位的所有像素大小。它将符号大小定义为像素大小，并且不使用任何预过滤。如果将8位GIF图像压缩为7位像素，压缩不会减少，但也不会带来好处，因为压缩更多地取决于像素的重复，而不是符号大小。

PNG使用的DEFLATE压缩有两种主要技术：

• 查找重复的字节序列并将其编码为反向引用
• 使用哈夫曼编码对字节进行编码

通过从8位更改像素长度，您将与字节边界不同步，并且DEFLATE将无法将重复的像素运行编码为重复的字节

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由于哈夫曼编码，8位像素有未使用的位并不重要，因为编码将使用可变宽度代码对字节进行编码，将最短的字节分配给最频繁出现的值。

在每个扫描线之前，过滤字节将始终为零。据我所知，在索引图像中过滤通常是没有好处的。因此，我还剥离了过滤器字节以节省空间。我也不必使用deflate来压缩IDAT部分。。。我还在测试其他的压缩算法设置，看看是否可以减少bpp。过滤对索引图像是有益的；这取决于图像。正如我上面所说的，你正在损害PNG过滤和寻找重复字节（而不是像素）的平面压缩的好处。如果你有连续色调（照片类型）的图像，你不会得到比JPEG更好的压缩。对于卡通画或线条画，LZW（GIF）对于奇数像素尺寸的效果更好。在我进行的测试中，GIF文件的大小在5-7bpp之间，没有比具有相同缩小调色板的PNG8小。我能够使用6bpp实现更好的压缩，并使用模式填充最后两位，而不是最初的PNG8。我想知道是否有一种方法可以设置一个压缩器，每x字节数查找一个模式？所以对于6bpp，我希望每3个字节有一个模式。我将尝试使用LZMA和lc lp p Switchs。如果坚持使用正确的符号大小，FLATE（PNG）压缩比LZW（GIF）压缩要好。填充到8bpp效果更好，这是有道理的。我的观点是关于使用奇数（3/5/6/7）尺寸。