PNG编解码算法详解

发布网友发布时间：2024-09-29 09:20

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热心网友时间：2024-12-04 09:22

PNG是便携式网络图型（Portable Network Graphics）的缩写，因其透明通道、无损压缩特性，广泛应用于设计、游戏、网页、app开发中。PNG与GIF格式有较大关联，其压缩过程无损，可准确还原图像，封装多种pixfmt格式数据，是一种可扩展的封装格式。PNG文件由一个8字节的PNG文件署名、按照特定结构组织的多个数据块组成。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文件包含四个典型数据块，增加acTL、fcTL、fdAT即形成APNG动图格式。

每个数据块按特定方式排列，包括数据块长度、块类型、块数据和CRC校验码。一个典型的PNG文件的十六进制表示如下：

（1）PNG signature：0x89, 0x50, 0x4E, 0x47, 0x0D, 0x0A, 0x1A, 0x0A

（2）IHDR：文件头数据块包含PNG文件中存储的图像数据的基本信息，包括分辨率、比特深度、色彩模式、压缩方法，必须作为第一个数据块出现在PNG数据流中，且一个PNG数据流中只能有一个文件头数据块。

（3）IDAT：图像数据块存储实际的数据，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。

（4）IEND：图像结束数据用来标记PNG文件或数据流已结束，且必须放在文件尾部。

IDAT的压缩过程包括Filter和deflate两部分。Filter对像素进行过滤，无压缩损失，通过差分编码减少存储所需的比特数。deflate算法结合了LZ77和Hoffman算法，用于像素数据压缩，通过字典方式压缩数据，以标记代替重复字符。

对于PNG格式数据，实际项目应用可选择opencv、libpng等库进行编解码。PNG格式提供了丰富的功能和兼容性，适用于各种图像处理和存储需求。