2016-01-06 17:32:36
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PNG格式 - 计算机文件格式 免费编辑 修改义项名

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PNG,图像文件存储格式,其目的是试图替代GIFTIFF文件格式,同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。可移植网络图形格式(Portable Network Graphic Format,PNG)名称来源于非官方的"PNG's Not GIF",是一种位图文件(bitmap file)存储格式,读成"ping"。PNG用来存储灰度图像时,灰度图像的深度可多到16位,存储彩色图像时,彩色图像的深度可多到48位,并且还可存储多到16位的α通道数据。PNG使用从LZ77派生的无损数据压缩算法,一般应用于JAVA程序中,或网页或S60程序中是因为它压缩比高,生成文件容量小。

基本信息

  • 中文名

    图像文件存储格式

  • 外文名

    Portable Network Graphic Format

  • 简称

    png

  • 优点

    区别于jpg背景可被设定自定义

折叠 编辑本段 发展历史

1995年早期,Unisys公司根据它在GIF格式中使用的LZW数据压缩算法的软件专利开始商业收费,为避免专利影响,用于表现单张图像的PNG、用于表现动画的MNG图形文件格式被同时创建出来。1999年8月,Unisys公司进一步中止了对自由软件和非商用软件开发者的GIF专利免费许可,从而使PNG格式获得了更多的关注。

在PNG传播过程中,很多网络浏览器经过很长时间才开始完全支持PNG格式,如Microsoft Windows默认的Internet Explorer浏览器一直到7.0版才支持PNG格式中的半透明效果,较早期的版本(如6.0 SP1)需要下载Hotfix 或由网站提供额外的Script去支持,这造成PNG格式并没有得到广泛的认知。

1996年6月提出PNF(Portable Network Frame)草案,当年8月改名为MNG(Multiple-image Network Graphics)。

PNG的1.0版本规范于1996年7月1日发布,后来被称为RFC 2083标准,并在1996年10月1日成为W3C建议。

PNG的1.1版本进行了部分小幅修改并增加了三个新的数据块定义,于1998年12月31日发布。

PNG的1.2版本增加了另外一个数据块,于1999年8月11日发布。

PNG现行版本是国际标准(ISO/IEC 15948:2003),并在2003年11月10日作为W3C建议发布。这个版本与1.2版仅有细微差别。

2004年末,PNG的动画扩展--APNG,被提出来。这是一个相对于MNG更简单的动画实现方案,不识别APNG格式的PNG解码器至少能够正常回放第一幅普通PNG画面。

折叠 编辑本段 特性

体积小 网络通讯中因受带宽制约,在保证图片清晰、逼真的前提下,网页中不可能大范围的使用文件较大的bmp、jpg格式文件。

无损压缩 PNG文件采用LZ77算法的派生算法进行压缩,其结果是获得高的压缩比,不损失数据。它利用特殊的编码方法标记重复出现的数据,因而对图像的颜色没有影响,也不可能产生颜色的损失,这样就可以重复保存而不降低图像质量。

索引彩色模式 PNG-8格式与GIF图像类似,同样采用8位调色板将RGB彩色图像转换为索引彩色图像。图像中保存的不再是各个像素的彩色信息,而是从图像中挑选出来的具有代表性的颜色编号,每一编号对应一种颜色,图像的数据量也因此减少,这对彩色图像的传播非常有利。

更优化的网络传输显示 PNG图像在浏览器上采用流式浏览,即使经过交错处理的图像会在完全下载之前提供浏览者一个基本的图像内容,然后再逐渐清晰起来。它允许连续读出和写入图像数据,这个特性很适合于在通信过程中显示和生成图像。

支持透明效果 PNG可以为原图像定义256个透明层次,使得彩色图像的边缘能与任何背景平滑地融合,从而彻底地消除锯齿边缘。这种功能是GIF和JPEG没有的。

PNG同时还支持真彩和灰度级图像的Alpha通道透明度。

折叠 编辑本段 文件结构

PNG图像格式文件(或者称为数据流)由一个8字节的PNG文件署名(PNG file signature)域和按照特定结构组织的3个以上的数据块(chunk)组成。

折叠 文件署名域

8字节的PNG文件署名域用来识别该文件是不是PNG文件。该域的值是:

十进制数137 80 78 71 13 10 26 10

十六进制数 89 50 4e 47 0d 0a 1a 0a

折叠 数据块类型码命名约定

辅助位: 第一个字节的第5位是0(大写)=关键,1(小写)=辅助。一个解码器遇到一个不能识别的块时,如果发现辅助位为1则可以放心地忽略该块,并继续显示图像。

私人位:第二个字节的第5位是0(大写)=公用,1(小写)=私人。应用程序也可以定义私有(未注册)块来达到自己的目的。需要注意的是解码器并不需要理会块的私人位--因为它没有功能上的意义,它只是一个管理上的便利,以确保公共块和私人块名称不会冲突。

保留位:第三个字节的第5位必须为0(大写)。该位的意义是为将来可能的扩展保留。

安全拷贝位:第4个字节的第5位是0(大写)=复制不安全,1(小写)=复制安全。

该位为0(大写),表示该块的内容随图像数据的更新而更新,如果修改了任何关键数据块(包括增添、修改、删除以及关键块的重新排序),就不要把不能识别且"复制不安全"的块输出到新的png文件中。(如果png编辑器可以识别该块,那么当然可以选择输出适当修改后的版本)

该位为1(小写),表示不论png编辑器是否可以识别该块,也不管png文件被多大程度地修改,该块都可以被拷贝到修改后的png文件中。

如果只有辅助块的增添、删除、修改或辅助块的重新排序,png编辑器将总是被允许将不能识别的辅助块拷贝到修改后的png文件中,这就要求:不论"安全拷贝位"如何设置,一个辅助块都不能仅随其它辅助块的更新而更新。(即,如果在png中加入自定义的辅助块,必须做到当仅更新其他辅助块中的数据时,该辅助块不需要连带更新,否则上述机制就会破坏该辅助块与其余图像数据的一致性)

如果png编辑器遇到一个不能识别的关键块,因为没有办法确定修改包含这种块的文件后png文件还是否有效,所以png编辑器应立刻停止修改这个png文件。(简单地删除这个块的做法不够好,因为这个块还可能与解码其他块有关)

复制安全/不安全的机制是为辅助块设计的。对于关键块,"安全拷贝位"应该总是为0。(译者注:即png格式约定关键块的内容总随图像数据的更新而更新)

关于安全拷贝位的原文:

If a chunk's safe-to-copy bit is 1, the chunk may be copied to a modified PNG datastream whether or not the PNG editor recognizes the chunk type, and regardless of the extent of the datastream modifications.

If a chunk's safe-to-copy bit is 0, it indicates that the chunk depends on the image data. If the program has madeany changes to critical chunks, including addition, modification, deletion, or reordering of critical chunks, then unrecognized unsafe chunks shallnot be copied to the output PNG datastream. (Of course, if the program does recognize the chunk,it can choose to output an appropriately modified version.)

A PNG editor is always allowed to copy all unrecognized ancillary chunks if it has only added, deleted, modified, or reordered ancillary chunks. This implies that it is not permissible for ancillary chunks to depend on other ancillary chunks.

PNG editors shall terminate on encountering an unrecognized critical chunk type, because there is no way to be certain that avalid datastream will result from modifying a datastream containing such a chunk. (Simply discarding the chunk is not good enough, because it might have unknown implications for the interpretation of other chunks.) The safe/unsafe mechanism is intended for use with ancillary chunks. The safe-to-copy bit will always be 0 for critical chunks.

折叠 数据块结构

PNG定义了两种类型的数据块,一种是称为关键数据块(critical chunk),这是必需的数据块,另一种叫做辅助数据块(ancillary chunks),这是可选的数据块。关键数据块定义了4个标准数据块,每个PNG文件都必须包含它们,PNG读写软件也都必须要支持这些数据块。虽然PNG文件规范没有要求PNG编译码器对可选数据块进行编码和译码,但规范提倡支持可选数据块。

每个数据块都由表6-07所示的的4个域组成:

名称

字节数
说明
Length(长度)4字节
指定数据块中数据域的长度,其长度不超过

(2-1)字节

Chunk Type Code(数据块类型码)

4字节

数据块类型码由ASCII字母(A-Z和a-z)组成

Chunk Data(数据块数据)

可变长度

存储按照Chunk Type Code指定的数据

CRC(循环冗余检测)

4字节

存储用来检测是否有错误的循环冗余码

表中,CRC(cyclic redundancy check)域中的值是对Chunk Type Code域和Chunk Data域中的数据进行计算得到的。CRC具体算法定义在ISO 3309和ITU-T V.42中,其值按下面的CRC码生成多项式进行计算:

x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+1

关键数据块

PNG文件格式中的数据块

数据块符号

数据块名称

多数据块

可选否

位置限制

IHDR文件头数据块第一块
PLTE调色板数据块在IDAT之前
IDAT图像数据块与其他IDAT连续
IEND图像结束数据最后一个数据块

IHDR

文件头数据块IHDR(header chunk):它包含有PNG文件中存储的图像数据的基本信息,并要作为第一个数据块出现在PNG数据流中,而且一个PNG数据流中只能有一个文件头数据块。

域的名称

字节数

说明

Width4 bytes图像宽度,以像素为单位
Height4 bytes图像高度,以像素为单位
Bit depth1 byte图像深度:
索引彩色图像:1,2,4或8
灰度图像:1,2,4,8或16
真彩色图像:8或16
ColorType1 byte颜色类型:
0:灰度图像, 1,2,4,8或16
2:真彩色图像,8或16
3:索引彩色图像,1,2,4或8
4:带α通道数据的灰度图像,8或16
6:带α通道数据的真彩色图像,8或16
Compression method1 byte压缩方法(LZ77派生算法)
Filter method1 byte滤波器方法
Interlace method1 byte隔行扫描方法:
0:非隔行扫描(逐行扫描)
1: Adam7(由Adam M. Costello开发的7遍隔行扫描方法)

PLTE

调色板数据块PLTE(palette chunk)包含有与索引彩色图像(indexed-color image)相关的彩色变换数据,它仅与索引彩色图像有关,而且要放在图像数据块(image data chunk)之前。

PLTE数据块是定义图像的调色板信息,PLTE可以包含1~256个调色板信息,每一个调色板信息由3个字节组成:

颜色

字节

意义

Red

1 byte

0 = 黑色, 255 = 红

Green

1 byte

0 = 黑色, 255 = 绿色

Blue

1 byte

0 = 黑色, 255 = 蓝色

因此,调色板的长度应该是3的倍数,否则,这将是一个非法的调色板。

对于索引图像,调色板信息是必须的,调色板的颜色索引从0开始编号,然后是1、2……,调色板的颜色数不能超过色深中规定的颜色数(如图像色深为4的时候,调色板中的颜色数不可以超过2^4=16),否则,这将导致PNG图像不合法。

真彩色图像和带α通道数据的真彩色图像也可以有调色板数据块,目的是便于非真彩色显示程序用它来量化图像数据,从而显示该图像。

IDAT

图像数据块IDAT(image data chunk):它存储实际的数据,在数据流中可包含多个连续顺序的图像数据块。

IDAT存放着图像真正的数据信息,因此,如果能够了解IDAT的结构,我们就可以很方便的生成PNG图像。

IEND

图像结束数据IEND(image trailer chunk):它用来标记PNG文件或者数据流已经结束,并且必须要放在文件的尾部。

如果我们仔细观察PNG文件,我们会发现,文件的结尾12个字符看起来总应该是这样的:PNG文件结构PNG文件结构

0000000049454E44AE426082

不难明白,由于数据块结构的定义,IEND数据块的长度总是0(00 00 00 00,除非人为加入信息),数据标识总是IEND(49 45 4E 44),因此,CRC码也总是AE 42 60 82。

辅助数据

PNG文件格式中的数据块

数据块符号

数据块名称

多数据块

可选否

位置限制

cHRM基色和白色点数据块在PLTE和IDAT之前
gAMA图像γ数据块在PLTE和IDAT之前
sBIT样本有效位数据块在PLTE和IDAT之前
bKGD背景颜色数据块在PLTE之后IDAT之前
hIST图像直方图数据块在PLTE之后IDAT之前
tRNS图像透明数据块在PLTE之后IDAT之前
oFFs(专用公共数据块)在IDAT之前
pHYs物理像素尺寸数据块在IDAT之前
sCAL(专用公共数据块)在IDAT之前
tIME图像最后修改时间数据块无限制
tEXt文本信息数据块无限制
zTXt压缩文本数据块无限制
fRAc(专用公共数据块)无限制
gIFg(专用公共数据块)无限制
gIFt(专用公共数据块)无限制
gIFx(专用公共数据块)无限制

折叠 编辑本段 PNG格式

PNG格式有8位、24位、32位三种形式,其中8位PNG支持两种不同的透明形式(索引透明和alpha透明),24位PNG不支持透明,32位PNG在24位基础上增加了8位透明通道,因此可展现256级透明程度。

PNG8和PNG24后面的数字则是代表这种PNG格式最多可以索引和存储的颜色值。"8″代表2的8次方也就是256色,而24则代表2的24次方大概有1600多万色。

格式

最高支持色彩通道

索引色编辑支持

透明支持

PNG8

256索引色

支持

支持设定特定索引色为透明色(布尔透明)

支持为索引色附加8位透明度(256阶alpha透明)

PNG24

约1600万色

不支持

不支持
PNG32

约1600万色

不支持支持8位透明度(256阶alpha透明)

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