PNG

✍ dations ◷ 2025-04-26 20:52:15 #图形文件格式,ISO标准,W3C标准

PNG transparency demonstration 1.png

便携式网络图形(英语:Portable Network Graphics,PNG)是一种支持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的开发目标是改善并取代GIF作为适合网络传输的格式而不需专利许可,所以被广泛应用于互联网及其他方面上。

PNG另一个非正式的名称来源为递归缩写:“PNG is Not GIF”。

PNG图片大多数都使用PNG作为扩展名,其互联网媒体类型为image/png。PNG于1997年3月作为知识性RFC 2083发布,于2004年作为ISO/IEC标准发布。

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(美国 第4558302号 页面存档备份,存于互联网档案馆)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Multiple-image Network Graphics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。

此外也产生了基于PNG的动画格式:1996年6月提出PNF(Portable Network Frame)草案,当年8月改名为MNG(Multiple-image Network Graphics),但由于较为复杂,实现支持的软件较少。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,相反地得到大部分显示或编辑的软件支持。

PNG图像格式文件由一个8字节的PNG文件标识(file signature)域和3个以上的后续数据块(IHDR、IDAT、IEND)组成。

PNG文件包括8字节文件署名(89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A,十六进制),用来识别PNG格式。

PNG定义了两种类型的数据块:一种是PNG文件必须包含、读写软件也都必须要支持的关键块(critical chunk);另一种叫做辅助块(ancillary chunks),PNG允许软件忽略它不认识的附加块。这种基于数据块的设计,允许PNG格式在扩展时仍能保持与旧版本兼容。

关键数据块中有4个标准数据块:

PNG在IE6等旧代浏览器上的支持较差。

JPEG可以对照片(或类似)图像生成更小的文件,这是由于JPEG采用了一种针对照片图像的特定有损编码方法,这种编码适用于低对比,图像颜色过渡平滑,噪声多,且结构不规则的情况下。如果在这种情况下用PNG代替JPEG,文件尺寸增大很多,而图像质量的提高有限。相应的,如果保存文本,线条或类似的边缘清晰,有大块相同颜色区域的图像,PNG格式的压缩效果就要比JPEG好很多,并且不会出现JPEG那样的高对比度区域的图像有损。如果图像既有清晰边缘,又有照片图像的特点,就需要在这两种格式之间权衡一下了。JPEG不支持透明度。

由于JPEG是有损压缩,会产生迭代有损,在重复压缩和解码的过程中会不断丢失信息使图像质量下降。由于PNG是无损的,保存将要被编辑的图像来说更加合适。虽然PNG压缩照片图像也有效,但有专门针对照片图像设计的无损压缩格式,比如无损JPEG2000,Adobe DNG 页面存档备份,存于互联网档案馆等。总的来说这些格式都不能做到适用所有图像。对于将要发布的图像可以保存成JPEG,用JPEG编码一次不会造成明显的图像有损。

JPEG-LS是一个“几乎”无损压缩格式,相对于上面提到的有损JPEG压缩,它的知名度不高。它可以直接和PNG相比较,使用一组标准的测试图像。在Waterloo Repertoire ColorSet(一组标准测试图像)下,JPEG-LS通常表现要比PNG好10%-15%,但其中有一些图像PNG表现明显更好一些,大约50%-75%。所以,如果这两种格式都支持而且对图像文件大小很敏感的话,可以用这两种格式都试试,和图像数据本身有比较大关系。

TIFF是一个相当多方案结合的格式。它被广泛用作专业图像编辑软件之间图像交换的中间格式,因此它不断支持更多应用程序所需的功能,而对应用程序不关心的图像操作部分支持不多。这也意味着许多应用程序只能识别TIFF的一个子集,而产生更多的潜在混淆之处。

TIFF使用的最通用的无损压缩算法是LZW。这种算法--GIF中也在使用,直到2003年一直在专利保护之中。有一种TIFF变种使用与PNG相同的压缩算法,但是没有被许多专利程序所支持。TIFF也提供了一种特殊的无损压缩算法,类似CCITT Group IV,可以对二值图像(比如传真或黑白文本)比PNG有更好的压缩效果。

PNG只支持非自左乘α,而TIFF也支持联合(自左乘)α。

PNG规范中不包含嵌入式EXIF(可交换图像文件格式)图像数据的标准,比如数码像机拍得的图像。而TIFF,JPEG 2000, DNG都支持EXIF。

早期的浏览器不支持PNG图像;JPEG和GIF是主流图像格式。由于GIF的颜色深度限制,网页中的有颜色过渡的图像都是使用JPEG。不管怎样,JPEG压缩都会导致图像的轻微模糊。而PNG可以做到在相应颜色深度下的尽可能精确,同时保持图像文件不大。PNG已经渐渐成为一种对于小的梯度图像的较好的选择,众多浏览器都已经对PNG有了很好的支持。

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