手机开发实战158——PNG介绍2

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：

　　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

　　(2) 数据块的结构

　　每个数据块都由表1所示的的4个域组成。

　　PNG文件数据块的结构

　　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

　　在表1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^32+x^26+x^23+x^22+x^16+x^12+x^11+x^10+x^8+x^7+x^5+x^4+x^2+x+1 (x^n表示x的n次方)

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2所示。

　　表2 PNG文件头键数据块的结构

　　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 图像高度，以像素为单位

　　Bit depth 1 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

　　ColorType 1 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 method 1 byte 压缩方法(LZ77派生算法)

　　Filter method 1 byte 滤波器方法

　　Interlace method 1 byte 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) 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3所示。

　　表3调色板数据块结构

　　域的名称字节数说明

　　Red 1 byte 0 = 黑，255 = 红

　　Green ">

　　0 = 黑，255 = 绿

　　Blue 1 byte 0 = 黑，255 = 蓝

　　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4中。

　　表4 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 文本信息数据块否是无限制

　　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

tEXt和zTXt数据块中的标准关键字：

　　Title

　　图像名称或者标题

　　Author

　　图像作者名

　　Description

　　图像说明

　　Copyright

　　版权声明

　　CreationTime

　　原图创作时间

　　Software

　　创作图像使用的软件

　　Disclaimer

　　弃权

　　Warning

　　图像内容警告

　　Source

　　创作图像使用的设备

　　Comment

　　各种注释

PNG格式文件的使用

　　PNG格式图片因其高保真性、透明性及文件大小较小等特性，被广泛应用于网页设计、平面设计中。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，gif格式文件虽然文件较小，但其颜色失色严重，差强人意，所以PNG格式文件自诞生之日起就大行其道。

　　PNG格式图片通常被我们当做素材来使用，在设计过程中，不可避免的要搜索相关文件，如果是JPG格式文件，抠图就在所难免，费时费力，gif格式虽然具有透明性，但其只是对其中一种或几种颜色设置为完全透明，并没有考虑对周围颜色的影响，所以此时PNG格式文件就成了我们的不二之选。我们经常在网页中看到整个页面使用同一个PNG图片做背景，按钮、导航条等全做在一张图片上，其实就是这个道理，究其缘由无非就是PNG图片在下载过程中占带宽较小，而且颜色逼真，下载一次可重复使用。