透明的8位元PNG圖片 | |
| 副檔名 | .png |
|---|---|
| 網路媒體型式 | image/png |
| 類型代碼 |
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| 統一類型標識 | public.png |
| 開發者 | W3C |
| 初始版本 | 1996年10月1日 |
| 格式類型 | 無損壓縮 |
| 延伸成 | |
| 標準 | |
| 自由格式 | 是 |
便攜式網絡圖形（英語：Portable Network Graphics，PNG）是一種支持無損壓縮的位圖圖形格式，支持索引、灰度、RGB三種顏色方案以及Alpha通道等特性。PNG的開發目標是改善並取代GIF作為適合網絡傳輸的格式而不需專利許可，所以被廣泛應用於互聯網及其他方面上。
PNG另一個非正式的名稱來源為遞歸縮寫：「PNG is Not GIF」。PNG的官方念法是「平」（/pɪŋ/），[1]但是多數人是當成三個英文字母分開讀。[2]
PNG圖片大多數都使用PNG作為擴展名，其互聯網媒體類型為image/png。[3]PNG於1997年3月作為知識性RFC 2083發布，於2004年作為ISO/IEC標準發布。
特性
- 支持256色調色板技術以產生小體積文件
- 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、版權、創作時間、注釋等信息。
- 支持無損壓縮。
- 漸近顯示和流式讀寫，適合在網絡傳輸中快速顯示預覽效果後再展示全貌。
- 使用CRC防止文件出錯。
- 最新的PNG標準允許在一個文件內存儲多幅圖像。
版本及歷史
1995年早期，Unisys公司根據它在GIF格式中使用的LZW數據壓縮算法的軟件專利（美國 第4558302號）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Multiple-image Network Graphics圖形文件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件和非商用軟件開發者的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，很多網絡瀏覽器經過很長時間才開始完全支持PNG格式；如Microsoft Windows預設的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 [4]或由網站提供額外的Script去支援。[5]這造成PNG格式並沒有得到廣泛的認知。
- 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。
此外也產生了基於PNG的動畫格式：1996年6月提出PNF（Portable Network Frame）草案，當年8月改名為MNG（Multiple-image Network Graphics），但由於較為複雜，實現支持的軟件較少。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，相反地得到大部分顯示或編輯的軟件支持。
文件結構
PNG圖像格式文件由一個8字節的PNG文件標識（file signature）域和3個以上的後續數據塊（IHDR、IDAT、IEND）組成。
PNG文件包括8字節文件署名（89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A，十六進制），用來識別PNG格式。
| 十六進制 | 含義 |
|---|---|
| 89 | 用於檢測傳輸系統是否支持8位的字符編碼（8 bit data），用以減少將文本文件被錯誤的識別成PNG文件的機會，反之亦然。 |
| 50 4E 47 | PNG每個字母對應的ASCII，讓用戶可以使用文本編輯器查看時，識別出是PNG文件。 |
| 0D 0A | DOS風格的換行符（CRLF）。用於DOS-Unix數據的換行符轉換。 |
| 1A | 在DOS命令行下，用於阻止文件顯示的文件結束符。 |
| 0A | Unix風格的換行符（LF）。用於Unix-DOS換行符的轉換。 |
PNG定義了兩種類型的數據塊：一種是PNG文件必須包含、讀寫軟件也都必須要支持的關鍵塊（critical chunk）；另一種叫做輔助塊（ancillary chunks），PNG允許軟件忽略它不認識的附加塊。這種基於數據塊的設計，允許PNG格式在擴展時仍能保持與舊版本兼容。
關鍵數據塊中有4個標準數據塊：
- 文件頭數據塊IHDR（header chunk）：包含有圖像基本信息，作為第一個數據塊出現並只出現一次。
- 調色板數據塊PLTE（palette chunk）：必須放在圖像數據塊之前。
- 圖像數據塊IDAT（image data chunk）：存儲實際圖像數據。PNG數據允許包含多個連續的圖像數據塊。
- 圖像結束數據IEND（image trailer chunk）：放在文件尾部，表示PNG數據流結束。
與其他格式相比
與GIF相比
- 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）。
- 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Alpha通道後可進一步支持每像素64位的表示。
- 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。
- 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，但目前普及度不高。
PNG在IE6等舊代瀏覽器上的支持較差。
與JPEG相比
JPEG可以對照片（或類似）圖像生成更小的文件，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，雜訊多，且結構不規則的情況下。如果在這種情況下用PNG代替JPEG，文件尺寸增大很多，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失真。如果圖像既有清晰邊緣，又有照片圖像的特點，就需要在這兩種格式之間權衡一下了。JPEG不支持透明度。
由於JPEG是有損壓縮，會產生迭代失真，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失真。
與JPEG-LS相比
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文件大小很敏感的話，可以用這兩種格式都試試，和圖像數據本身有比較大關係。
與TIFF相比
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件之間圖像交換的中間格式，因此它不斷支援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援不多。這也意味着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序所支援。TIFF也提供了一種特殊的無損壓縮算法，類似CCITT Group 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只支援非自左乘α，而TIFF也支援聯合（自左乘）α。
PNG規範中不包含嵌入式EXIF（可交換圖像文件格式）圖像數據的標準，比如數位相機拍得的圖像。而TIFF，JPEG 2000, DNG都支援EXIF。
早期的瀏覽器不支援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，同時保持圖像文件不大。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有了很好的支援。
參考文獻
- ↑ History of PNG. Libpng.org. 29 May 2010 [2010-10-20].
- ↑ Definition of PNG noun from the Oxford Advanced Learner's Dictionary. Oxford Learner's Dictionaries. [2018-01-21].
- ↑ Registration of new Media Type image/png. IANA. 1996-07-27 [2018-01-09].
- ↑ Microsoft技術支援服務 - You cannot view some PNG images in Internet Explorer 6 ，於2009年6月1日查閱。
- ↑ The PNG problem in Windows Internet Explorer ，於2009年6月1日查閱。