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攜帶型網路圖形是一種無損壓縮的點陣圖片形格式，其設計目的是試圖替代GIF和TIFF檔案格式，同時增加一些GIF檔案格式所不具備的特性。PNG使用從LZ77派生的無損數據壓縮算法，一般套用於JAVA程式、網頁或S60程式中，原因是它壓縮比高，生成檔案體積小。

基本介紹

• 中文名：攜帶型網路圖形
• 外文名：Portable Network Graphics
• 類型：無損壓縮的點陣圖圖形格式
• 設計目的：試圖替代GIF和TIFF檔案格式

發展歷史

1995年早期，Unisys公司根據它在GIF格式中使用的LZW數據壓縮算法的軟體專利開始商業收費，為避免專利影響，用於表現單張圖像的PNG、用於表現動畫的MNG圖形檔案格式被同時創建出來。1999年8月，Unisys公司進一步中止了對自由軟體和非商用軟體開發者的GIF專利免費許可，從而使PNG格式獲得了更多的關注。

在PNG傳播過程中，很多網路瀏覽器經過很長時間才開始完全支持PNG格式，如Microsoft Windows默認的Internet Explorer瀏覽器一直到7.0版才支持PNG格式中的半透明效果，較早期的版本（如6.0 SP1）需要下載Hotfix 或由網站提供額外的Script去支持，這造成PNG格式並沒有得到廣泛的認知。

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

PNG的1.0版本規範於1996年7月1日發布，後來被稱為RFC 2083標準，並在1996年10月1日成為W3C建議。

PNG的1.1版本進行了部分小幅修改並增加了三個新的數據塊定義，於1998年12月31日發布。

PNG的1.2版本增加了另外一個數據塊，於1999年8月11日發布。

PNG現行版本是國際標準（ISO/IEC 15948:2003），並在2003年11月10日作為W3C建議發布。這個版本與1.2版僅有細微差別。

2004年末，PNG的動畫擴展——APNG，被提出來。這是一個相對於MNG更簡單的動畫實現方案，不識別APNG格式的PNG解碼器至少能夠正常回放第一幅普通PNG畫面。

特性

體積小 網路通訊中因受頻寬制約，在保證圖片清晰、逼真的前提下，網頁中不可能大範圍的使用檔案較大的bmp格式檔案。

無損壓縮 PNG檔案採用LZ77算法的派生算法進行壓縮，其結果是獲得高的壓縮比，不損失數據。它利用特殊的編碼方法標記重複出現的數據，因而對圖像的顏色沒有影響，也不可能產生顏色的損失，這樣就可以重複保存而不降低圖像質量。

索引彩色模式 PNG-8格式與GIF圖像類似，同樣採用8位調色板將RGB彩色圖像轉換為索引彩色圖像。圖像中保存的不再是各個像素的彩色信息，而是從圖像中挑選出來的具有代表性的顏色編號，每一編號對應一種顏色，圖像的數據量也因此減少，這對彩色圖像的傳播非常有利。

更最佳化的網路傳輸顯示 PNG圖像在瀏覽器上採用流式瀏覽，即使經過交錯處理的圖像會在完全下載之前提供瀏覽者一個基本的圖像內容，然後再逐漸清晰起來。它允許連續讀出和寫入圖像數據，這個特性很適合於在通信過程中顯示和生成圖像。

支持透明效果 PNG可以為原圖像定義256個透明層次，使得彩色圖像的邊緣能與任何背景平滑地融合，從而徹底地消除鋸齒邊緣。這種功能是GIF和JPEG沒有的。

PNG同時還支持真彩和灰度級圖像的Alpha通道透明度。最高支持24位真彩色圖像以及8位灰度圖像。支持Alpha通道的透明/半透明特性。支持圖像亮度的Gamma校準信息。支持存儲附加文本信息，以保留圖像名稱、作者、著作權、創作時間、注釋等信息。

數據塊結構

PNG圖像格式檔案（或者稱為數據流）由一個8位元組的PNG檔案署名（PNG file signature）域和按照特定結構組織的3個以上的數據塊（chunk）組成。

PNG定義了兩種類型的數據塊，一種是稱為關鍵數據塊（critical chunk），這是必需的數據塊，另一種叫做輔助數據塊（ancillary chunks），這是可選的數據塊。關鍵數據塊定義了4個標準數據塊，每個PNG檔案都必須包含它們，PNG讀寫軟體也都必須要支持這些數據塊。雖然PNG檔案規範沒有要求PNG編解碼器對可選數據塊進行編碼和解碼，但規範提倡支持可選數據塊。

每個數據塊都由表6-07所示的的4個域組成：

• 長度.
  一個4位元組的無符號整數，給出數據塊的數據欄位的長度（以位元組計）。 長度只計算數據域，為了兼容一些不支持無符號的語言，所以長度限制在（2³¹-1）位元組，不能達到(（2³²-1)位元組。
• 數據塊類型碼.
  一個4位元組的塊類型代碼。 為了便於描述和檢查PNG檔案，類型代碼僅限於大寫和小寫的ASCII字母（A - Z和a - z，使用十進制ASCII代碼表示為65-90和97-122）。 然而，編碼器和解碼器必須把代碼作為固定的二進制值而非字元串來處理。
• 數據域.
  數據塊的數據域，存儲按照數據塊類型碼指定的數據（如果有的話）。 該欄位可以是長度為零。
• 循環冗餘檢測.
  一個4位元組的CRC（循環冗餘校驗）計算，在所述塊的前面的位元組，包括該塊類型的代碼和數據塊的數據欄位，但是不包括長度欄位。 CRC始終存在，即使不包含數據塊。

PNG格式

PNG格式有8位、24位、32位三種形式，其中8位PNG支持兩種不同的透明形式（索引透明和alpha透明），24位PNG不支持透明，32位PNG在24位基礎上增加了8位透明通道，因此可展現256級透明程度。

PNG8和PNG24後面的數字則是代表這種PNG格式最多可以索引和存儲的顏色值。8代表2的8次方也就是256色，而24則代表2的24次方大概有1600多萬色。

PNG與 GIF

1、一般情況下將靜態GIF圖像無損轉換為PNG後可以壓縮率會略為提高（前提是同樣採用8位索引模式）。

2、PNG可提供更大顏色深度的支持，包括24位（8位3通道）和48位（16位3通道）真彩色。加入α通道後可進一步支持每像素64位的表示。

3、超過8位色深的PNG圖像轉換為GIF時，圖像質量會由於分色（顏色數減少）而下降。

4、GIF原生支持動態圖像，PNG只能通過非標準實現，在PNG的基礎上另有發展出支持動畫的APNG和MNG格式，但普及度不高。PNG在IE6等舊瀏覽器上的支持較差。

PNG 與JPEG

1、JPEG可以對照片（或類似）圖像生成更小的檔案，這是由於JPEG採用了一種針對照片圖像的特定有損編碼方法，這種編碼適用於低對比，圖像顏色過渡平滑，噪聲多，且結構不規則的情況下。如果在這種情況下用PNG代替JPEG，檔案尺寸增大很多，而圖像質量的提高有限。相應的，如果保存文本，線條或類似的邊緣清晰，有大塊相同顏色區域的圖像，PNG格式的壓縮效果就要比JPEG好很多，並且不會出現JPEG那樣的高對比度區域的圖像有損。如果圖像既有清晰邊緣，又有照片圖像的特點，就在在這兩種格式之間權衡一下了。JPEG不支持透明度。

2、由於JPEG是有損壓縮，會產生疊代有損，在重複壓縮和解碼的過程中會不斷丟失信息使圖像質量下降。由於PNG是無損的，保存將要被編輯的圖像來說更加合適。雖然PNG壓縮照片圖像也有效，但有專門針對照片圖像設計的無損壓縮格式，比如無損JPEG2000，Adobe DNG等。總的來說這些格式都不能做到適用所有圖像。對於將要發布的圖像可以保存成JPEG，用JPEG編碼一次不會造成明顯的圖像有損。

PNG vs JPEG-LS

JPEG-LS是一個“幾乎”無損壓縮格式，相對於上面提到的有損JPEG壓縮，它的知名度不高。它可以直接和PNG相比較，使用一組標準的測試圖像。在Waterloo Repertoire ColorSet（一組標準測試圖像）下，JPEG-LS通常表現要比PNG好10%-15%，但其中有一些圖像PNG表現明顯更好一些，大約50%-75%。所以，如果這兩種格式都支持而且對圖像檔案大小很敏感的話，可以用這兩種格式都試試，和圖像數據本身有比較大關係。

PNG與TIFF

TIFF是一個相當多方案結合的格式。它被廣泛用作專業圖像編輯軟體之間圖像交換的中間格式，因此它不斷支持更多應用程式所需的功能，而對應用程式不關心的圖像操作部分支持不多。這也意味著許多應用程式只能識別TIFF的一個子集，而產生更多的潛在混淆之處。

TIFF使用的最通用的無損壓縮算法是LZW。這種算法--GIF中也在使用，直到2003年一直在專利保護之中。有一種TIFF變種使用與PNG相同的壓縮算法，但是沒有被許多專利程式所支持。TIFF也提供了一種特殊的無損壓縮算法，類似CCITTGroup IV，可以對二值圖像（比如傳真或黑白文本）比PNG有更好的壓縮效果。 PNG只支持非自左乘α，而TIFF也支持聯合（自左乘）α。

PNG規範中不包含嵌入式EXIF（可交換圖像檔案格式）圖像數據的標準，比如數碼像機拍得的圖像。而TIFF，JPEG 2000, DNG都支持EXIF。

早期的瀏覽器不支持PNG圖像；JPEG和GIF是主流圖像格式。由於GIF的顏色深度限制，網頁中的有顏色過渡的圖像都是使用JPEG。不管怎樣，JPEG壓縮都會導致圖像的輕微模糊。而PNG可以做到在相應顏色深度下的儘可能精確，同時保持圖像檔案不大。PNG已經漸漸成為一種對於小的梯度圖像的較好的選擇，眾多瀏覽器都已經對PNG有了很好的支持。