Node.js中手动创建PNG IDAT块：16位灰度图像过滤字节处理指南

import { writeFileSync } from "fs";
import zlib from "zlib";
import crc32 from 'crc/crc32'; // 需要安装 node-crc 库

// 将字符串转换为字节数组
function toBytes(v) {
  return v.split(``).map((v) => v.charCodeAt(0));
}

// 将数字编码为四字节值（大端）
function fourByte(n) {
  return [
    (n & 0xff000000) >> 24,
    (n & 0xff0000) >> 16,
    (n & 0xff00) >> 8,
    n & 0xff,
  ];
}

// 创建PNG数据块
function makeChunk(type, data = []) {
  const typeBytes = toBytes(type);
  const length = fourByte(data.length);
  const buffer = [...typeBytes, ...data];
  const crc = crc32(Buffer.from(buffer)); // crc32 库需要 Buffer
  return Buffer.from([...length, ...buffer, ...fourByte(crc)]);
}

// 检测当前系统的字节序
const LITTLE_ENDIAN = Symbol(`little endian`);
const BIG_ENDIAN = Symbol(`big endian`);
const endian = (function checkEndian() {
  const buf = new ArrayBuffer(2);
  const u8 = new Uint8Array(buf);
  const u16 = new Uint16Array(buf);
  u8.set([0xaa, 0xbb], 0);
  return u16[0] === 0xbbaa ? LITTLE_ENDIAN : BIG_ENDIAN;
})();

// PNG文件头魔术数字
const magic = Buffer.from([137, 80, 78, 71, 13, 10, 26, 10]);

// 图像尺寸
const [w, h] = [10, 10];

// 创建IHDR数据块
const IHDR = makeChunk(`IHDR`, [
  ...fourByte(w), // 宽度
  ...fourByte(h), // 高度
  16, // 位深: 16 位
  0, // 颜色类型: 灰度
  0, // 压缩方法, 必须是 0
  0, // 过滤方法, 必须是 0
  0, // 隔行扫描方法: 无隔行扫描
]);

// 生成16位灰度像素数据
const pngPixels = new Uint16Array(w * h);
for (let x = 0; x < w; x++) {
  for (let y = 0; y < h; y++) {
    const i = x + y * w;
    pngPixels[i] = ((i / (w * h - 1)) * (2 ** 16 - 1)) | 0; // 填充渐变值
  }
}

// 将16位像素数据转换为8位字节数组
const pngPixels8 = new Uint8Array(pngPixels.buffer);

// 如果系统是小端字节序，则进行字节交换，转换为大端字节序
if (endian === LITTLE_ENDIAN) {
  for (let i = 0, e = pngPixels8.length; i < e; i += 2) {
    let temp = pngPixels8[i];
    pngPixels8[i] = pngPixels8[i + 1];
    pngPixels8[i + 1] = temp;
  }
}

// 创建带过滤字节的扫描线数据
// 每个扫描线前添加一个0x00字节（表示无过滤）
const filtered = new Uint8Array(pngPixels8.length + h); // 总长度 = 原始数据长度 + 行数 * 1字节过滤头
for (let y = 0; y < h; y++) {
  const sourceStartIndex = 2 * y * w; // 原始数据中当前行的起始索引 (16位像素，每像素2字节)
  const destinationStartIndex = 1 + y * (2 * w + 1); // 目标数组中当前行的起始索引 (1字节过滤头 + 2*w字节像素数据)
  filtered[destinationStartIndex - 1] = 0x00; // 在行开头插入过滤字节 0x00
  filtered.set(pngPixels8.subarray(sourceStartIndex, sourceStartIndex + 2 * w), destinationStartIndex);
}

// 压缩过滤后的像素数据并创建IDAT数据块
const IDAT = makeChunk(`IDAT`, zlib.deflateSync(filtered, { level: 9 }));

// 组合所有数据块并写入文件
const pngData = Buffer.concat([magic, IHDR, IDAT, makeChunk(`IEND`)]);
writeFileSync(`test-out.png`, pngData);

console.log("PNG文件已生成：test-out.png");