PNG图片格式详解

微wx笑 2019-09-04【图形图像】 24 0关键字： PNG

便携式网络图形（Portable Network Graphics，PNG）是一种无损压缩的位图图形格式，支持索引、灰度、RGB三种颜色方案以及Alpha通道等特性。PNG格式有8位、24位、32位三种形式，其中8

便携式网络图形（Portable Network Graphics，PNG）是一种无损压缩的位图图形格式，支持索引、灰度、RGB三种颜色方案以及Alpha通道等特性。w23无知

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。w23无知

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。w23无知

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）

1.PNG的文件结构w23无知

对于一个PNG文件来说，其文件头总是由位固定的字节来描述的：w23无知

进制	编码
十六进制数	89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A

其中第一个字节0x89超出了ASCII字符的范围，这是为了避免某些软件将PNG文件当做文本文件来处理。文件中剩余的部分由3个以上的PNG的数据块（Chunk）按照特定的顺序组成，因此，一个标准的PNG文件结构应该如下：w23无知

PNG文件标志 | PNG数据块 …… | PNG数据块w23无知

2.PNG数据块（Chunk）w23无知

PNG定义了两种类型的数据块，一种是称为关键数据块(critical chunk)，这是标准的数据块，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。w23无知

下表就是PNG中数据块的类别，其中，关键数据块部分我们使用_前缀加以区分。w23无知

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	否	否	第一块
cHRM	基色和白色点数据块	否	是	在PLTE和IDAT之前
gAMA	图像γ数据块	否	是	在PLTE和IDAT之前
sBIT	样本有效位数据块	否	是	在PLTE和IDAT之前
_PLTE	调色板数据块	否	是	在IDAT之前
bKGD	背景颜色数据块	否	是	在PLTE之后IDAT之前
hIST	图像直方图数据块	否	是	在PLTE之后IDAT之前
tRNS	图像透明数据块	否	是	在PLTE之后IDAT之前
oFFs	(专用公共数据块)	否	是	在IDAT之前
pHYs	物理像素尺寸数据块	否	是	在IDAT之前
sCAL	(专用公共数据块)	否	是	在IDAT之前
_IDAT	图像数据块	是	否	与其他IDAT连续
tIME	图像最后修改时间数据块	否	是	无限制
tEXt	文本信息数据块	是	是	无限制
zTXt	压缩文本数据块	是	是	无限制
fRAc	(专用公共数据块)	是	是	无限制
gIFg	(专用公共数据块)	是	是	无限制
gIFt	(专用公共数据块)	是	是	无限制
gIFx	(专用公共数据块)	是	是	无限制
_IEND	图像结束数据	否	否	最后一个数据块

为了简单起见，我们假设在我们使用的PNG文件中，这4个数据块按以上先后顺序进行存储，并且都只出现一次。w23无知

(1)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。w23无知

文件头数据块由13字节组成，它的格式如下表所示。w23无知

域的名称	字节数	说明
Width	4 bytes	图像宽度，以像素为单位
Height	4 bytes	图像宽度，以像素为单位
Bit depth	1 bytes	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
ColorType	1 bytes	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
Compression method	1 bytes	压缩方法(LZ77派生算法)
Filter method	1 bytes	滤波器方法
Interlace method	1 bytes	隔行扫描方法： 0：非隔行扫描 1：Adam7(由Adam M. Costello开发的7遍隔行扫描方法)

(2)PLTE
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。w23无知

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。w23无知

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：w23无知

颜色	字节	说明
Red	1byte	0 = 黑色, 255 = 红
Green	1byte	0 = 黑色, 255 = 绿
Blue	1byte	0 = 黑色, 255 = 蓝

(3)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。w23无知

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。
(4)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。w23无知

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：
00 00 00 00 49 45 4E 44 AE 42 60 82w23无知

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
3.数据块结构w23无知

PNG文件中，每个数据块由4个部分组成，如下：w23无知

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(231－1)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