PNG圧縮

PNGは各ピクセルを正確に保存するため、JPEGのように細部を破棄することはできません。できるのは反復性を活用することです。各行はまず隣接ピクセルとの差分として符号化するフィルタを通過し、その結果がDEFLATE — ZIPと同じアルゴリズム — で圧縮されます。両段階とも予測可能性に報いる仕組みです — 同じバイトパターンが繰り返されるほど、ファイルはよりきつく詰め込まれます。

異なる色数を減らすことがその予測可能性を生み出します。スマートフォンから直接のスクリーンショットには、微妙に異なる4万色もの色調が含まれることがあり、そのほとんどが誰にも見えない1ピクセル単位の変化です。それを慎重に選んだ256色のパレットに減らすと、知覚的にはほとんど何も変わらないまま、ピクセルデータは劇的に反復的になり、あとはDEFLATEが残りを処理します。コンテナは不可逆のままで、その中の画像が先に単純化されるのです。

これがPNG最適化の結果がコンテンツによってこれほど大きく異なる理由です。8色の平坦なロゴはすでにパレットの限界に近く、ほとんど縮小できません。グラデーションの多いUIスクリーンショットは、見た目に何の変化もないまま60%サイズを失うことがあります。

正しいパレットサイズは、画像にどれだけ連続階調が含まれるかに完全に依存します。平坦なグラフィックは、そもそも多くの色を持っていなかったため大幅な削減に耐えます。グラデーション、影、写真的コンテンツを含むものは余裕が必要で、そうでなければ帯状になります — 滑らかなランプが目に見える段差に分解されます。

ディザリングはその緩和策です。丸め誤差を隣接ピクセルに分散させることで、目がそれらを再びなめらかなグラデーションとして混ぜ合わせ、パレットの各項目の間にはっきりしたエッジを見なくなります。ファイルサイズが数パーセントポイント増えるのは、データがわずかに反復的でなくなるためで、これがまさにその交換条件です — わずかなサイズを、一貫性を保つグラデーションと引き換えるのです。写真的なものには有効にしておき、ノイズを加えるだけの平坦なグラフィックでは無効にしてください。

PNGは決してPNGであるべきではなかった画像に頻繁に使われます。写真をPNGとして保存すると、同じ写真を品質85のJPEGとして保存した場合よりも通常5〜10倍大きくなり、どんなパレット削減もその差を埋められません — この形式は単純に連続階調向けに作られていないのです。画像がカメラから出てきたもので透明度がない場合、変換する方が圧縮するよりもはるかに大きな改善になります。

逆の誤りも同じくらいよくあります。テキストを含むスクリーンショット、はっきりしたエッジのロゴ、線画は、どんな妥当な品質でもJPEGとして見た目が悪くなります。周波数ベースの変換ははっきりした境界をぼかし、文字の周りにハローを残すためです。それらはPNGが適しており、どのみちJPEGより小さいことが多く、しかもピクセル単位で正確です。