| PNG(Portable Network Graphic Format) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Portable Network Graphic Format
一、简介
PNG是20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式，其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。流式网络图形格式(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。 PNG文件格式保留GIF文件格式的下列特性：
PNG文件格式中要增加下列GIF文件格式所没有的特性：
二、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。 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。 (1) PNG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：
(2) 数据块的结构 每个数据块都由表6-07所示的的4个域组成。 表6-07 PNG文件数据块的结构
在表6-07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： x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1
三、数据块结构
1. 关键数据块 关键数据块中的4个标准数据块是： (1) 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。 文件头数据块由13字节组成，它的格式如表6-08所示。 表6-08 PNG文件头键数据块的结构
(2) 调色板数据块PLTE(palette chunk)：它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。真彩色的PNG数据流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。调色板数据块结构如表6-09所示。 表6-09 调色板数据块结构
调色板实际是一个彩色索引查找表，它的表项数目可以是1～256中的一个数，每个表项有3字节，因此调色板数据块所包含的最大字节数为768。 (3) 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。 (4) 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。 除了表示数据块开始的IHDR必须放在最前面， 表示PNG文件结束的IEND数据块放在最后面之外，其他数据块的存放顺序没有限制。 2. 辅助数据块 PNG文件格式规范制定的10个辅助数据块是： (1) 背景颜色数据块bKGD(background color)。 (2) 基色和白色度数据块cHRM(primary chromaticities and white point)。所谓白色度是指当R＝G＝B＝最大值时在显示器上产生的白色度。 (3) 图像γ数据块gAMA(image gamma)。 (4) 图像直方图数据块hIST(image histogram)。 (5) 物理像素尺寸数据块pHYs(physical pixel dimensions)。 (6) 样本有效位数据块sBIT(significant bits)。 (7) 文本信息数据块tEXt(textual data)。 (8) 图像最后修改时间数据块tIME (image last-modification time)。 (9) 图像透明数据块tRNS (transparency)。 (10) 压缩文本数据块zTXt (compressed textual data)。 3. 数据块摘要 关键数据块、辅助数据块和专用公共数据块(special-purpose public chunks)综合在表6-10中。 表6-10 PNG文件格式中的数据块
tEXt和zTXt数据块中的标准关键字：
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