PNG文件结构分析 ---Png解析
PNG的文件结构
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
|
PNG文件标志
|
PNG数据块
|
……
|
PNG数据块
|
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
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||||
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
CRC: 一种校验算法。仅仅用来校验数据的正确性的
下面,我们依次来了解一下各个关键数据块的结构吧。
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) |
- 在MIDP1.0中,只可以使用1.0版本的PNG图片。
- 文件大小:MIDP支持任意大小的PNG图片,然而实际上,如果一个图片过大,会由于内存耗尽而无法读取。
- 颜色类型:所有颜色类型都有被支持,虽然这些颜色的显示依赖于实际设备的显示能力。同时,MIDP也能支持alpha通道,但是,所有的alpha通道信息都会被忽略并且当作不透明的颜色对待。
- 色深:所有的色深都能被支持。
- 压缩方法:仅支持deflate压缩方式,这和jar文件的压缩方式完全相同,所以,PNG图片数据的解压和jar文件的解压可以使用相同的代码。
- 滤波器方法:在PNG中所有的5种方法都被支持。
- 隔行扫描:虽然MIDP支持0、1两种方式,然而,当使用隔行扫描时,MIDP却不会真正的使用隔行扫描方式来显示。
- PLTE chunk:支持
- IDAT chunk:图像信息必须使用5种过滤方式中的方式之一 (None, Sub, Up, Average, Paeth)
- IEND chunk:当IEND数据块被找到时,这个PNG图像才认为是合法的PNG图像。
- 可选数据块:MIDP可以支持下列辅助数据块,然而,这却不是必须的。
sBIT sPLT sRGB tEXt tIME tRNS zTXt
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
|
使用UltraEdit32打开该文件,如下:
00000000~00000007:
- 00 00 00 0D 说明IHDR头块长为13
- 49 48 44 52 IHDR标识
- 00 00 00 08 图像的宽,8像素
- 00 00 00 08 图像的高,8像素
- 04 色深,2^4=16,即这是一个16色的图像(也有可能颜色数不超过16,当然,如果颜色数不超过8,用03表示更合适)
- 03 颜色类型,索引图像
- 00 PNG Spec规定此处总为0(非0值为将来使用更好的压缩方法预留),表示使压缩方法(LZ77派生算法)
- 00 同上
- 00 非隔行扫描
- 36 21 A3 B8 CRC校验
- 00 00 00 27 说明调色板数据长为39字节,既13个颜色数
- 50 4C 54 45 PLTE标识
- FF FF 00 颜色0
- FF ED 00 颜色1
- …… ……
- 09 00 B2 最后一个颜色,12
- 5F F5 BB DD CRC校验
000000C0~000000F8:
- 00 00 00 27 数据长为39字节
- 49 44 41 54 IDAT标识
- 78 9C…… 压缩的数据,LZ77派生压缩方法
- DA 12 06 A5 CRC校验
- 如上说过,IDAT数据块是使用了LZ77压缩算法生成的,由于受限于手机处理器
其实,我们可以通过改变调色板的色值来完成一些又趣的事情,比如说实现云彩/水波的流动效果,实现图像的淡入淡出效果等等
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