图片混淆术语表_曲线置换相关名词解释

教程与原理页面里出现的每个专业名词，这里都给出一句能读懂的定义，再补上它在本站语境下具体指什么。

置乱与还原

混淆: 本站对把图片打乱这一动作的统一叫法。它按广义吉尔伯特曲线遍历像素，再把整条序列循环移动 k 位，输出仍是合法图片，只是像素位置被打散。
解混淆: 混淆的逆运算，用于把被打乱的图片还原回来。它沿同一条曲线取出序列，反向移动 k 位后写回，前提是宽高一致且中间没有有损编码。
置乱: 泛指不改变像素集合、只改变位置的变换。混淆属于置乱的一种，特点是规则固定、无密钥、可逆。置乱后的图片颜色统计与原图完全一致。
置换: 把一组元素重新排列的映射。本站的置换定义在 N 个像素上，每个像素有且仅有一个新位置，不会有两个像素争抢同一个位置。
双射: 既是单射又是满射的映射，通俗说法就是一一对应。曲线序与位移都必须是双射：每个像素被访问且只被访问一次，因此既不丢像素也不重复写。
可逆变换: 存在逆变换、能把结果精确还原的操作。循环移位就是可逆变换，逆操作是朝反方向移动同样位数，这也是解混淆只需知道方向的原因。
恒等变换: 什么都不改变的变换。混淆之后紧接着解混淆，两次置换合成的结果就是恒等变换；用 PNG 走完整条链路时，连一个字节都不差。
无损往返: 指处理再还原之后像素与处理前逐字节相同。判断方法是全程 PNG、不触发缩放，跑一轮混淆加解混淆后比对校验值。中间经过一次 JPEG 就会破坏无损往返。
位移量: 符号 k，指一维序列整体循环移动的位数，公式为 k = round((√5 − 1) / 2 × W × H)。它约为总像素数的 61.8%，完全由图片宽高唯一确定，既不是密钥也没有随机性。
曲线序: 按曲线访问顺序得到的一维下标序列，记作 order，长度为 N。混淆与解混淆沿同一个 order 读写，改变的只是搬家的方向。

曲线与数学

空间填充曲线: 一条连续路径，能走遍区域内每一个格子且不重复。它把二维区域映射成一维顺序，是混淆第一步的数学基础，也最容易用图示讲清楚。
希尔伯特曲线: 最经典的空间填充曲线之一，通过四等分递归构造，只定义在边长为 2 的整数次幂的方形网格上，是本站所用曲线的原型。
吉尔伯特曲线: 希尔伯特曲线在任意宽高矩形上的推广，也就是本站实际采用的曲线形式。它能处理 640×480、1920×1080 这类非方形、非幂次的尺寸，遍历同样不重不漏。
递归: 把问题拆成同类型的更小问题再求解的做法。曲线构造按四等分递归下降直到最小格子，代码里是一个自我调用的函数。
四等分: 把矩形按中线切成四个子块再分别布线，是曲线递归的基本一步。子块宽高要按规则分配，衔接方向也要对齐，否则曲线会交叉或者漏格。
局部性: 指一维顺序里靠得近的元素在二维平面上也靠得近。它让位移后的像素落在相邻区域附近，而不是毫无规律地散落全图，也更便于教学演示。
黄金分割: 把整体分成 0.618 与 0.382 两部分的比例，数值上等于约 1.618 的倒数。本站用它来定位移量，避免出现明显的整数倍周期。
黄金分割共轭: 指 (√5 − 1) / 2 ≈ 0.6180339887，也就是 1/φ。它是位移公式里唯一的常数，作用是把位移量定在总像素数的 61.8% 附近，让结果与原工具一致。
黄金角: 约 137.5 度，由黄金分割推出的角度，常用于把点均匀铺在平面上。它与本站的 0.618 同源，都是黄金分割在不同场景下的表现形式。
循环分解: 把置换拆成若干个互不相交循环的做法。本站的置换可分解为 gcd(k, N) 个循环，每个循环长度是 N / gcd(k, N)，用来分析位移的结构。
最大公约数: 两个整数共有的最大因子，记作 gcd。它决定循环个数：位移量 k 与像素数 N 的 gcd 越大，循环越多、每个循环越短，1920×1080 的 gcd 是 135。
模运算: 取余运算，本站写作 mod。位移后的下标必须落回 [0, N) 范围内，所以要对 N 取模，这也是循环移位这个说法的由来：越过末尾就回到开头。
线性下标: 把二维坐标 (x, y) 压成一个整数的记法，公式是 y*width + x。本站的曲线序用线性下标数组保存，比保存坐标对节省一半以上内存。

图片格式与编码

RGBA: 描述单个像素的四个通道：红、绿、蓝与透明度，每个通道通常占 8 位，合计 4 字节。本站按 4 字节一个像素搬运，与像素缓冲布局一致。
像素缓冲: 连续存放整张图像素值的内存区域，通常是一个可写字节数组。混淆的实质就是在输入与输出两块缓冲之间，按曲线序做一次成对读写。
画布（Canvas）: 浏览器提供的绘图与像素读写接口。本站用它把图片解码成像素、取出像素缓冲、写回结果并导出文件，全部在本地内存中完成。
有损压缩: 编码时丢弃部分信息以换取更小体积的方式。JPEG 属于这一类，解压后无法还原原始像素值，这是还原结果出现块状噪点的直接来源。
无损压缩: 压缩之后仍能逐字节还原原始数据的编码方式，PNG 属于这一类。全程无损时，混淆再解混淆可以做到与处理前的像素完全相同。
JPEG: 最常见的有损图片格式，编码包含 DCT、量化与色度抽样。与原工具一致，本站的 JPEG 输出质量参数取 1；中间存成 JPEG 会破坏无损往返。
PNG: 常见的无损图片格式，支持透明通道，体积通常大于 JPEG。在混淆流程里它能保住像素精度，是需要严格还原时的首选输出格式。
DCT 离散余弦变换: JPEG 编码的核心步骤，把 8×8 像素块从空间域变换到频率域。量化会削弱高频系数，因此文字边缘、细线这类内容最容易在编码中失真。
量化: JPEG 里把 DCT 系数除以量化表并取整的步骤，也是全部损失的来源。被抹掉的高频信息无法恢复，解混淆只能把它连同误差一起搬到别处。
色度抽样: JPEG 降低色彩分辨率、保留亮度分辨率的做法。它会让彩色边缘出现色晕，混淆图被还原后表现为细碎的彩边，这也是噪点带颜色的原因。
块效应: JPEG 按 8×8 块独立编码留下的方块状痕迹。混淆把这些块拆散之后，痕迹会散布到整张图中，在还原结果里看起来像随机分布的噪点。
颜色直方图: 统计各颜色出现次数的分布图。混淆只换位置、不增减像素，所以颜色直方图与原图完全一致，不能用来判断一张图是否被混淆过。
EXIF: 相机写进图片的元数据，包含拍摄参数与方向标记。本站输出经画布重新编码会丢失 EXIF，手机照片则先按方向标记摆正再处理。
色彩空间: 描述颜色如何用数值表示，常见的有 sRGB 与 YCbCr。JPEG 会先转到 YCbCr 做色度抽样，解码时再转回来，这一来一回本身也可能带来偏差。
位深: 每个颜色通道用多少位来表示，常见的是 8 位，也就是 256 级。本站处理的就是 8 位通道、单像素 32 位，与画布的像素格式保持一致。

使用与工程

本地处理: 指计算全部在用户浏览器内完成、图片不上传的做法。本站的解码、置换与编码都走这条路径，因此断网环境同样可以使用。
Worker 线程: 浏览器提供的后台执行环境，可以让长时间计算不阻塞界面。批量处理大图时它能避免页面掉帧，代价是线程之间要复制或转移数据。
Blob: 浏览器里的二进制大对象，用来承载导出的图片数据。本站把画布导出的结果转成 Blob 再生成下载链接，整个过程不经过服务器。
等比缩放: 按同一比例同时缩小宽高，不改变图像的长宽比。图片超过像素上限时会触发等比缩放，代价是像素被重新采样，无损往返随之失效。
像素上限: 本站允许处理的单张图片规模上限：800 万像素，并且单边不超过 4000 像素。超限图片先等比缩放再处理，这一限制与原工具一致。
等比采样: 缩放时按比例从原图取值生成新像素的方式。新像素来自插值计算，与原图没有一一对应关系，所以缩放之后不可能逐字节还原。
压缩累积: 指每一次有损编码都叠加一次误差的现象。混淆图若每轮都存成 JPEG，反复处理会让块状噪点逐步加重，这是操作方式造成的。
时间与空间复杂度: 衡量算法开销的两个指标。本站时间是 O(N) 的单遍遍历，空间上曲线序占 4N 字节，输入输出像素各 4N 字节，200 万像素约需 24 MB 内存。
结构化数据: 用约定标记向搜索引擎描述页面内容的形式。本站问答页的条目由构建脚本从 details 与 summary 折叠块自动抽取生成，因此问答必须成对完整。
面包屑导航: 页面顶部显示层级路径的导航条，用来标明当前位置并支持逐级返回。术语表这类查询页依赖它跳回帮助中心或上一级栏目。

延伸阅读

需要记住一点：混淆没有密钥，任何人都能解混淆，它只能提高直接复用的成本。