PNG的文件结构
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:
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
|
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:
PNG数据块(Chunk)
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。
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深色背景加以区分。
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
|
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。
数据块结构
PNG文件中,每个数据块由4个部分组成,如下:
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
|
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
下面,我们依次来了解一下各个关键数据块的结构吧。
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。
文件头数据块由13字节组成,它的格式如下表所示。
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)
|
PLTE
调色板数据块PLTE(palette chunk)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。
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:
颜色
|
字节
|
意义
|
Red
|
1 byte
|
0 = 黑色, 255 = 红
|
Green
|
1 byte
|
0 = 黑色, 255 = 绿色
|
Blue
|
1 byte
|
0 = 黑色, 255 = 蓝色
|
因此,调色板的长度应该是3的倍数,否则,这将是一个非法的调色板。
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。
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。
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。
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。
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。
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 82
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。
posted on 2005-12-28 19:58
生活,在继续……勿要停! 阅读(1803)
评论(0) 编辑 收藏 所属分类:
图片格式