图像PNG格式、GIF格式介绍

PNG格式

1、图像png格式简介

PNG是20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式,其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式,同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。流式网络图形格式(PortableNetwork Graphic Format,PNG)名称来源于非官方的“PNG’s NotGIF”,是一种位图文件(bitmapfile)存储格式,读成“ping”。PNG用来存储灰度图像时,灰度图像的深度可多到16位,存储彩色图像时,彩色图像的深度可多到48位,并且还可存储多到16位的α通道数据。PNG使用从LZ77派生的无损数据压缩算法。

2、图像png文件结构

PNG图像格式文件(或者称为数据流)由一个8字节的PNG文件署名(PNG filesignature)域和按照特定结构组织的3个以上的数据块(chunk)组成。

PNG定义了两种类型的数据块,一种是称为关键数据块(criticalchunk),这是标准的数据块,另一种叫做辅助数据块(ancillarychunks),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。

3、图像png文件特性

PNG文件格式保留GIF文件格式的下列特性:

(1)使用彩色查找表或者叫做调色板可支持256种颜色的彩色图像。

(2)流式读/写性能(streamability):图像文件格式允许连续读出和写入图像数据,这个特性很适合于在通信过程中生成和显示图像。

(3)逐次逼近显示(progressivedisplay):这种特性可使在通信链路上传输图像文件的同时就在终端上显示图像,把整个轮廓显示出来之后逐步显示图像的细节,也就是先用低分辨率显示图像,然后逐步提高它的分辨率。

(4)透明性(transparency):这个性能可使图像中某些部分不显示出来,用来创建一些有特色的图像。

(5)辅助信息(ancillaryinformation):这个特性可用来在图像文件中存储一些文本注释信息。

(6)独立于计算机软硬件环境。

(7)使用无损压缩。

PNG文件格式中要增加下列GIF文件格式所没有的特性:

(1)每个像素为48位的真彩色图像。

(2)每个像素为16位的灰度图像。

(3)可为灰度图和真彩色图添加α通道。

(4)添加图像的γ信息。

(5)使用循环冗余码(cyclic redundancycode,CRC)检测损害的文件。

(6)加快图像显示的逐次逼近显示方式。

(7)标准的读/写工具包。

(8)可在一个文件中存储多幅图像。

GIF格式

1、图像GIF格式工作原理

GIF是用于压缩具有单调颜色和清晰细节的图像(如线状图、徽标或带文字的插图)的标准格式。

GIF(Graphics InterchangeFormat)的原义是“图像互换格式”,是CompuServe公司在1987年开发的图像文件格式。GIF文件的数据,是一种基于LZW算法的连续色调的无损压缩格式。其压缩率一般在50%左右,它不属于任何应用程序。目前几乎所有相关软件都支持它,公共领域有大量的软件在使用GIF图像文件。GIF图像文件的数据是经过压缩的,而且是采用了可变长度等压缩算法。所以GIF的图像深度从lbit到8bit,也即GIF最多支持256种色彩的图像。GIF格式的另一个特点是其在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像,如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上,就可构成一种最简单的动画。

2、图像GIF格式分类

GIF分为静态GIF和动画GIF两种,支持透明背景图像,适用于多种操作系统,“体型”很小,网上很多小动画都是GIF格式。其实GIF是将多幅图像保存为一个图像文件,从而形成动画,所以归根到底GIF仍然是图片文件格式。但GIF只能显示256色。

GIF主要分为两个版本,即GIF 89a和GIF 87a。
GIF 87a:是在1987年制定的版本
GIF 89a:是1989年制定的版本。在这个版本中,为GIF文档扩充了图形控制区块、备注、说明、应用程序编程接口等四个区块,并提供了对透明色和多帧动画的支持

3、图像GIF格式历史

GIF格式自1987年由CompuServe公司引入后,因其体积小而成像相对清晰,特别适合于初期慢速的互联网,而从此大受欢迎。它采用无损压缩技术,只要图像不多于256色,则可既减少文件的大小,又保持成像的质量。(当然,现在也存在一些hack技术,在一定的条件下克服256色的限制,具体参见真彩色)然而,256色的限制大大局限了GIF文件的应用范围,如彩色相机等。(当然采用无损压缩技术的彩色相机照片亦不适合通过网络传输。)另一方面,在高彩图片上有着不俗表现的JPG格式却在简单的折线上效果差强人意。因此GIF格式普遍适用于图表,按钮等等只需少量颜色的图像(如黑白照片)。

在早期,GIF所用的LZW压缩算法是Compuserv所开发的一种免费算法。然而令很多软件开发商感到意外的是,GIF文件所采用的压缩算法忽然成了Unisys公司的专利。据Unisys公司称,他们已注册了LZW算法中的W部分。如果要开发生成(或显示)GIF文件的程序,则需向该公司支付版税。由此,人们开始寻求一种新技术,以减少开发成本。PNG(PortableNetworkGraphics,便携网络图形)标准就在这个背景下应运而生了。它一方面满足了市场对更少的法规限制的需要,另一方面也带来了更少的技术上的限制,如颜色的数量等。

在2003年6月20日,LZW算法在美国的专利权已到期而失效。在欧洲、日本及加拿大的专利权亦已分别在2004年的6月18日、6月20日和7月7日到期失效。尽管如此,PNG文件格式凭着其技术上的优势,已然跻身于网络上第三广泛应用格式。与GIF相关的专利于2006年8月11日过期。

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