图像文件格式

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1、目录目录i.PNG ii.BMP iii.JPEG iv.GIFPNG便携式网络图形便携式网络图形（Portable Network Graphics，PNG）是一种无损压缩的位图图形格式，支持索引、灰度、RGBA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：“P PNG is N Not G GIF”。特性特性支持 256 色调色板技术以产生小体积文件最高支持 48 位真彩色图像以及 16 位灰度图像。支持 Alpha 通道的透明/半透明特性。

2、支持图像亮度的 Gamma 校准信息。支持存储附加文本信息，以保留图像名称、作者、版权、创作时间、注释等信息。使用无损压缩。渐近显示和流式读写，适合在网络传输中快速显示预览效果后再展示全貌。使用 CRC 防止文件出错。最新的 PNG 标准允许在一个文件内存储多幅图像。版本以及历史版本以及历史早期，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）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MNG 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

3、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 1 或由网站提供额外的 Script 去支持。2 这造成PNG 格式并没有得到广泛的认知。PNG 的 1.0 版本规范于 1996 年 7 月 1 日发布，后来被称为 RFC 2083 标准，并在1996 年 10 月 1 日成为 W3C 建议。PNG 的

4、1.1 版本进行了部分小幅修改并增加了三个新的数据块定义，于 1998 年 12 月31 日发布。PNG 的 1.2 版本增加了另外一个数据块，于 1999 年 8 月 11 日发布。PNG 现行版本是国际标准（ISOIEC 15948:2003），并在 2003 年 11 月 10 日作为W3C 建议发布。这个版本与 1.2 版仅有细微差别。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）。12004 年末，PNG 的动画扩展

5、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。文件结构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（chunk）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。十六进十六进制制含义含义89用于检测传输系统是否支持 8 位的字符编码(8 bit data)，用以减少将文本文件被错误的识别成 PNG 文件的机会，反之亦然。50 4E 47PNG 每个

6、字母对应的 ASCII，让用户可以使用文本编辑器查看时，识别出是 PNG 文件。0D 0ADOS 风格的换行符(CRLF)。 用于 DOS-Unix 数据的换行符转换。1A在 DOS 命令行下，用于阻止文件显示的文件结束符。0AUnix 风格的换行符(LF)。 用于 Unix-DOS 换行符的转换。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

7、有 4 个标准数据块：文件头数据块 IHDR(header chunk)：包含有图像基本信息，作为第一个数据块出现并只出现一次。调色板数据块 PLTE(palette chunk)：必须放在图像数据块之前。图像数据块 IDAT(image data chunk)：存储实际图像数据。PNG 数据允许包含多个连续的图像数据块。图像结束数据 IEND(image trailer chunk)：放在文件尾部，表示 PNG 数据流结束。与 GIF/JPEG/JPEG-LS/TIFF 对比PNG vs GIF对于小图像，GIF 可以比 PNG 有更好的压缩率。对于大多数图像，GIF 文件都会比PNG 要大

8、。PNG 提供了比 GIF 更广泛的透明度选项，包括 通道透明度。相比 GIF 只提供了 8 位的索引颜色，PNG 能提拱更大颜色深度的支持，包括 24 位（8 位 3 通道）和 48 位（16 位 3 通道）真彩色，可以做到更高的颜色精度，更平滑的颜色过渡等等。当加入 通道后，可以支持每个像素 64 位的表示。当将一个 PNG 格式图像转换为 GIF 时，如果 PNG 图像含有超过 256 种颜色，图像质量会由于分色（减少颜色数）而下降。GIF 原生支持动态图像，PNG 只能通过非官方的插件来实现。PNG 在旧浏览器上的支持会差一些。比如 IE6 对 PNG 的支持有限。随着浏览器的换代，这

9、已经不是问题了。PNG vs JPEGJPEG 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，噪音多，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，就在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

10、，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。PNG vs JPEG-LSJPEG-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

11、 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。PNG vs TIFFTIFF 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

12、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 ，而 TIFF 也支持联合（自左乘）。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

13、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。BMPBMP 取自位图 BitMaP 的缩写，也称为 DIB（与设备无关的位图位图）是微软视窗图形子系统（Graphics Device Interface）内部使用的一种位图图形格式，它是微软视窗平台上的一个简单的图形文件格式。图像通常保存的颜色深度有 2（1 位）、16（4 位）、256（8 位）、65536（16

14、位）和 1670万（24 位）种颜色（其中位是表示每点所用的数据位）。8 位图像可以是索引彩色图像外，也可以是灰阶图像。表示透明的 alpha 通道也可以保存在一个类似于灰阶图像的独立文件中。带有集成的 alpha 通道的 32 位版本已经随着 Windows XP 出现，它在视窗的登录和主题系统中都有使用。存储算法编辑BMP 文件通常是不压缩的，所以它们通常比同一幅图像的压缩图像文件格式要大很多。例如，一个 800600 的 24 位几乎占据 1.4MB 空间。因此它们通常不适合在因特网或者其他低速或者有容量限制的媒介上进行传输。根据颜色深度的不同，图像上的一个像素可以用一个或者多个字节表示

15、，它由 n/8 所确定（n是位深度，1 字节包含 8 个数据位）。图片浏览器等基于字节的 ASCII 值计算像素的颜色，然后从调色板中读出相应的值。更为详细的信息请参阅下面关于位图文件的部分。n 位 2n种颜色的包含调色板的位图近似字节数可以用下面的公式计算：BMP 文件大小文件大小 ，其中高度(height)和宽度(width)都以像素为单位。需要注意的是上面公式中的 54 是位图文件的文件头，是彩色调色板的大小。 如果位图文件不包含调色板，如 24 位，32 位位图，则位图的近似字节数可以用下面的公式计算：BMP 文件大小文件大小 ，其中高度(height)和宽度(width)都以像素为单

16、位。另外需要注意的是这是一个近似值，对于 n 位的位图图像来说，尽管可能有最多种颜色，一个特定的图像可能并不会使用这些所有的颜色。由于彩色调色板仅仅定义了图像所用的颜色，所以实际的彩色调色板将小于。如果想知道这些值是如何得到的，请参考下面文件格式的部分。由于存储算法本身决定的因素，根据几个图像参数的不同计算出的大小与实际的文件大小将会有一些细小的差别。文件格式编辑位图图像文件由若干大小固定（文件头）和大小可变的结构体按一定的顺序构成。由于该文件格式几经演进，这些结构体的版本也很多。位图文件由以下结构体以此构成：结构体名结构体名称称可可选选大小大小用途用途备注备注位图文件位图文件头头否14 字节存储位图文件通用信息仅在读取文件时有用DIB 头头否固定（存在 7 种不同版本）存储位图详细信息及像素格式紧接在位图文件头后附加位掩附加位掩码码是3 或 4 DWORD（12 或16 字节）定义像素格式仅在 DIB 头是 BITMAPINFOHEADER 时存在调色板调色板见备注可变定义图像数据（像素数组）所