CodeShell.kr - Residual

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Challenge

单张 512×512 PNG，题名暗示同一道痕迹有五种留法。载体结构可以完整解出，但符号到比特的映射尚未确定，本文只写已经验证过的部分。

Five ways to leave the same trace

五种留下同一道痕迹的方式。

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https://codeshell.kr/challenges/residual/

Solution

唯一附件 residual-final.png（512×512 RGB，330989 bytes）。自解析 PNG 结构：

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IHDR 13   IDAT 330932   IEND 0          # 只有三块，无辅助 chunk
8 + 25 + 330944 + 12 = 330989           # 无尾部附加数据
IDAT 解压 786944 = 512 × (512×3 + 1)    # 恰好是完整像素流

所以载荷只可能在像素值里。题名的「五种方式」对应 PNG 的 5 种行过滤 （None/Sub/Up/Average/Paeth），而 "residual" 就是过滤后的扫描线数据：

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filter 直方图 {102, 97, 114, 105, 94}   512 行只有 408 段连续同值

注意 408 恰好等于随机 i.i.d. 序列的期望段数（512×(1−5·0.04)=409.6），而 自适应编码器会挑残差最小的过滤器、产生长同值段，所以它确实不像正常编码器的 输出。但 16 种映射（3/2/1-bit、f==0、f==4、相邻是否变化、base-5 与 base-25 大整数）都没有产出可读文本。

通道有序性：三个通道处处满足 R ≤ G ≤ B（R−G ∈ [−25,0]、 G−B ∈ [−46,0]），所以每个像素是累加三元组 (v1, v1+v2, v1+v2+v3)。拆开这三个 分量（含对比度拉伸与位平面）都没有文字。

关键突破：蓝通道几乎恒为偶数。

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B bit0 的 1 比例 = 0.0038      -> 262144 像素里只有 995 个蓝通道值为奇数
对比：R 41.3%、G−R 45.2%

和 Parallax 的 plate 是同一手法，数据写成奇数，所以按常规读 LSB 只会看到 全 0。这 995 个奇点精确构成一个旋转半色调网点阵：

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32 个横向条带：第 b 条覆盖行 16b+8 .. 16b+12（5 行，周期 16）
条带 b 的网点列：  (5 − b + 32p) mod 512,  p = 0..15
-> 32 × 16 = 512 个网点位，斜向排列（经典旋转半色调屏）
每个网点 = 被标记的 1..4 行组成的竖短段；28 个位点为空

网点值直方图 {0:28, 1:157, 2:170, 3:130, 4:27}，总和 0+157+340+390+108 = 995 ✓ 与奇点数吻合。值域恰好 5 个等级，与题名呼应。

位点索引方式已全部穷举（每点 5 位行掩码、计数作 3-bit、计数作 base-5 大整数、 最高/最低标记行索引、6 种网格朝向 × 行/列优先 × MSB/LSB、28 个空位点坐标）， 均无可打印文本与 magic。

后续六轮验证全部否定：

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A. 位置偏差     995 个点全部精确落在理想剪切格上（偏差 {0:995}）-> 位置不承载数据
B. 5 行窗口     只有 24/32 种掩码；bit4 置位则 bit0 必不置位 -> offsets 0-3 是干净的
                4-bit 字段（16 值全出现）、offset 4 是独立的 144-bit 通道；
                但 4/3/5-bit × 5 种读取顺序 × MSB/LSB 全部 0 命中
C. filter 对比  filter 序列与网点值统计独立（一致率 112/512 ≈ 随机）
D. 阈值平面     present 占 484/512 = 94.5%，阈值变体均非文字
E. 奇数值本身   (B−1)/2、B>>1、B 的第 1..7 位、G/R 值、dy/dx 增量、77 进制大整数
                全部无 magic
F. 游程结构     游程直方图 {1:324,2:68,3:12,4:4} 恰等于纯 i.i.d. 均匀的期望（328 段）
                -> 5 符号纯数据通道、无游程可挖
G. 位平面单独   5 个位平面单独及稀疏平面两两组合（4 顺序 × 2 极性 × MSB/LSB）+
                set-bit 位置打包，唯一命中 b'x\x9c' 经解压检验为偶然

下次切入点：offsets 0-3 的 4-bit 字段最像数据域、offset 4 应分开处理；或按 有序抖动矩阵反解 5 级灰度渲染；或把 5 个行偏移当同一数据的 5 份渲染两两求差。