PNG格式中滤波与DEFLATE压缩的配合
PNG先做逐行预测，再把结果交给DEFLATE
PNG 文件变大或变小，关键不只在“压缩级别”，还在滤波器怎样改写扫描行。滤波器不删除像素，而是用邻近字节预测当前字节，再把实际值与预测值的差交给 DEFLATE；不同残差排列会直接影响 LZ77 匹配和 Huffman 编码。
PNG 规范是 ISO/IEC 15948:2003，图像数据位于 IDAT 块承载的压缩流中。每条扫描行开头都有 1 个滤波类型字节，取值为 0～4，解码器据此还原像素。
- 0 None：直接输出原始字节，适合相邻数据缺少规律的情况。
- 1 Sub：用当前行左侧、距离为每像素字节数
bpp的字节预测当前值。 - 2 Up：用上一行同一位置的字节预测当前值。
- 3 Average：取左侧字节与上方字节的整数平均值。
- 4 Paeth：根据左、上、左上三个字节计算线性预测，再选择距离预测值最近的邻居。
滤波结果按字节模 256 计算。8 位样本的范围是 0～255；例如实际值为 10、预测值为 250，残差不是负数，而是 16。16 位颜色也按字节序列处理，不能把两个字节简单当成一个 0～65535 的整数预测。
残差怎样影响LZ77匹配和文件大小
DEFLATE 把 LZ77 与 Huffman 编码组合起来：LZ77 用“长度—距离”描述重复片段，Huffman 编码再根据符号频率分配变长编码。滤波器本身不会减少扫描行字节数，却可能让残差更重复，或者让某些字节出现得更集中。
- 横向渐变中，当前字节与左侧字节变化较稳定，Sub 常能产生相似残差。
- 上下相邻行变化较小的区域，Up 往往能产生连续的 0 或重复字节。
- 斜线、文字边缘和渐变交界处同时受左右与上下像素影响，Paeth 有机会减少残差，但不保证每行最优。
- 照片中的局部纹理可能没有稳定预测关系，None 有时反而保留了更适合 LZ77 的原始重复。
“残差绝对值之和更小”只能当作快速评分，不能当作最终文件大小。它没有完整反映重复片段长度、出现位置和 DEFLATE 的压缩策略；一种滤波可能让单字节更小，却破坏跨行重复，导致 IDAT 变大。
编码器怎样选滤波器：从候选行到IDAT
一个常见的编码流程可以按下面执行：
- 读取一条原始扫描行，计算每个像素占用的字节数。例如 RGBA、8 位每通道时，
bpp=4。 - 对允许的 5 种滤波器分别计算候选残差。
- 用绝对值之和等启发式评分筛选候选；具体公式由编码器决定。
- 把选中的类型编号写入行首，再写入该行残差。
- 连接全部扫描行，交给 DEFLATE，结果写入一个或多个 IDAT 块。
多个 IDAT 块共同组成同一条压缩数据流，不能把每个 IDAT 当成独立图片。zlib 的压缩级别通常为 0～9，级别 6 常见于默认配置，但默认值、策略和匹配窗口取决于库与调用方式；libpng、ImageMagick 以及其他工具可能采用不同的逐行选择规则。
压缩级别 0 通常表示不进行 DEFLATE 压缩，级别 6 与 9 的大小差异则取决于图像和实现，不能预先保证级别 9 更小。比较时必须固定编码器版本、颜色类型、元数据和压缩参数，否则测到的可能是其他设置的差异。
用可复现实验判断哪种组合更合适
不需要凭肉眼猜 Paeth 是否最好。准备同一组输入，固定输出条件，再分别改变滤波器和 DEFLATE 参数，结果才有可比性。
- 制作 5 类测试图：纯色块、水平渐变、垂直渐变、带文字的界面截图和照片。
- 统一宽度、高度、颜色类型、位深、透明度及元数据。8 位 RGBA 图像可作为基准，但不要把它与 8 位 RGB 的结果直接比较。
- 使用同一工具和版本，至少测试 zlib 级别 0、6、9，并记录文件大小与处理时间。
- 工具支持时，分别固定 None、Sub、Up、Average、Paeth，再测试“自动逐行选择”。
- 用 PNG 检查工具或脚本记录 IDAT 总字节数；同时记录整文件大小，因为文本块、时间戳等元数据不属于图像压缩流。
判断标准可以这样用：若固定滤波器后 IDAT 更小，说明该图像在当前编码器和压缩参数下更适合这种预测；若绝对值评分更低但 IDAT 更大，说明启发式没有准确预测 LZ77 匹配。若级别 9 只增加处理时间、IDAT 几乎不变，就应优先使用级别 6；但这个结论必须来自自己的测试，不能当成所有图片的规律。
四个结论足以避免常见误判
- PNG 有 5 种基本滤波类型，编号为 0、1、2、3、4；类型可按扫描行变化。
- 滤波残差按模 256 计算，改变的是送入压缩器的字节，不是可见像素。
- DEFLATE 同时依赖 LZ77 重复匹配与 Huffman 频率编码，因此残差绝对值小不等于文件一定更小。
- PNG 压缩效果取决于图像内容、颜色格式、滤波策略、zlib 参数和编码器版本；“Paeth 一定最好”没有规范依据。
如果工具只显示“压缩质量”，却没有滤波器选项，不能据此判断它没有滤波优化。自动逐行选择可能已经启用；要研究具体差异，应改用能够固定 5 种滤波器、zlib 级别和版本的工具，并至少比较 IDAT 大小与处理时间。
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