Специфікація формату графічних файлів Portable Network Graphics (PNG), друга редакція

Призначення

Статус даного документу

Доступні мови

Вступ

1 Сфера

2 Нормативні виноски

3 Визначення

3.1.1 alpha (компонент прозорості)

3.1.2 alpha compaction (стиснення компоненту прозорості)

3.1.3 розділення компоненту прозорості (alpha separation)

3.1.4 таблиця компоненту прозорості (alpha table)

3.1.5 підлегла послідовність (ancillary chunk)

3.1.6 біти глибини (bit depth)

3.1.7 байт (byte)

3.1.8 порядок байтів (byte order)

3.1.9 канал (channel)

3.1.10 кольоровість (chromaticity - CIE)

3.1.11 послідовність (chunk)

3.1.12 тип кольору (colour type)

3.1.13 композит (composite)

3.1.14 критична послідовність (critical chunk)

3.1.15 потік даних (datastream)

3.1.16 deflate

3.1.17 отримане зображення (deliverade image)

3.1.18 фільтр (filter)

3.1.19 буфер кадру (frame buffer)

3.1.20 гамма (gamma)

3.1.21 відтінок сірого (greyscale)

3.1.22 дані зображення (image data)

3.1.23 індексний колір (indexed-colour)

3.1.24 індексування (indexing)

3.1.25 interlaced PNG image

3.1.26 безвтратна компресія (lossless compression)

3.1.27 компресія з втратами (lossy compression)

3.1.28 яскравість (luminance)

3.1.29 LZ77

3.1.30 мережевий порядок байтів (network byte order)

3.1.31 палітра (palete)

3.1.32 прогресивне отримання (pass extraction)

3.1.33 піксель (pixel)

3.1.34 потік даних PNG (PNG datastream)

3.1.35 PNG декодер (PNG decoder)

3.1.36 Редактор PNG (PNG editor)

3.1.37 кодер PNG (PNG encoder)

3.1.38 PNG файл (PNG file)

3.1.39 чотирибайтове ціле знакове (PNG four-byte signed integer)

3.1.40 чотирибайтове беззнакове ціле (PNG four-byte unsigned integer)

3.1.41 зображення PNG (PNG image)

3.1.42 сигнатура PNG (PNG signature)

3.1.43 зменшене зображення (reduced image)

3.1.44 оригінальне зображення (reference image)

3.1.45 об'єднання RGB (RGB merging)

3.1.46 семпл (sample - зразок)

3.1.47 глибина семплів (sample depth)

3.1.48 масштабування глибини семплів (sample depth scaling)

3.1.49 скан-рядок (scanline)

3.1.50 джерельне зображення (source image)

3.1.51 дійсний колір (truecolour)

3.1.52 біла точка (white point)

3.1.53 zlib

3.2 Абривіатури

3.2.1 CRC

3.2.2 CRT

3.2.3 LSB

3.2.4 LUT

3.2.5 MSB

4 Основні поняття

4.1 Зображення

4.2 Простір кольорів

4.3 Перетворення оригінального зображення у зображення PNG.

4.3.1 Вступ

[розділення компоненту прозорості]

індексування або ( [об'єднання RGB] [ущільнення компоненту прозорості])

масштабування глибини семплів

4.3.2 Розділення компоненту прозорості

4.3.3 Індексування

4.3.4 Об'єднання RGB

4.3.5 Ущільнення компоненту прозорості

4.3.6 Масштабування глибини семплів

4.4 Зображення PNG.

4.5 Кодування зображення PNG.

4.5.1 Вступ

4.5.2 Прогресивне отримання.

4.5.3 Серіалізація скан-рядків.

4.5.4 Фільтрування

4.5.5 Коспресія

4.5.6 Створення послідовностей.

4.6 Додаткова інформація

4.7 Потік даних PNG

4.7.1 Послідовності

4.7.2 Типи послідовностей

4.8 Обробка помилок.

4.9 Розширення і реєстрація.

5. Структура потоку даних

5.1 Вступ

5.2 Сигнатура PNG

137 80 78 71 13 10 26 10

Дана сигнатура вказує, що заголовок потоку містить одне зображення PNG, яке складається з серії послідовностей, що розпочинаються з послідовності типу IHDR і закінчуються послідовністю IEND.

5.3 Макет послідовності

Кожна послідовність складається з трьох або чотирьох полів (перегляньте діаграму 5.1). Значення полів описано у Таблиці 5.1. Послідовність може не містити даних.

5.4 Узгодження щодо назви послідовностей.

cHNk  <-- 32 бітний тип послідовності представлений у тексті
||||
|||+- Біт безпечності копіювання є 1 (літера нижнього регістру; біт 5 є 1)
||+-- Зарезервований біт є 0         (літера верхнього регістру; біт 5 є 0)
|+--- Біт приватності є 0            (літера верхнього регістру; біт 5 є 0)
+---- Біт підпорядкованості є 1      (літера нижнього регістру; біт 5 є 1)

5.5 Алгоритм CRC - Циклічний Код Надмірності

5.6 Порядок послідовностей

6 Перетворення оригінального зображення у зображення PNG

6.1 Типи кольорів і значення

6.2 Відображення компоненту прозорості

7 Кодування зображення PNG у якості потоку даних PNG

7.1 Цілі числа і порядок байтів

7.2 Сканрядки

7.3 Фільтрування

8 Перекривання і прогресивне отримання

8.1 Вступ

8.2 Методи перекривання

1 6 4 6 2 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7
3 6 4 6 3 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7

9 Фільтрування

9.1 Методи фільтрування і типи фільтрування

9.2 Типи фільтрів для методу фільтрування 0

9.3 Тип фільтру 3: Середня

9.4 Тип фільтру 4: Пает (Paeth)

p = a + b - c
pa = abs(p - a)
pb = abs(p - b)
pc = abs(p - c)
if pa <= pb and pa <= pc then Pr = a
else if pb <= pc then Pr = b
else Pr = c
return Pr

10 Стиснення

10.1 Метод компресії 0

10.2 Компресія послідовності фільтрованих сканрядків

10.3 Інші використання компресії

11 Специфікації послідовностей

11.1 Вступ

11.2 Критичні послідовності

11.2.1 Загальна

11.2.2 Заголовок зображення IHDR

73 72 68 82

11.2.3 Послідовність палітри PLTE

80 76 84 69

11.2.4 Дані зображення IDAT

73 68 65 84

11.2.5 Завершувач зображення IEND

73 69 78 68

11.3 Підпорядковані послідовності

11.3.1 Загальне

11.3.2 Інформація прозорості

11.3.2.1 tRNS Прозорість

116 82 78 83

11.3.3 Інформація просторів кольору

11.3.3.1 cHRM Головна кольоровість і білі точки

99 72 82 77

11.3.3.2 Гамма зображення  gAMA

103 65 77 65

11.3.3.3 Вбудований профіль ICC послідовність iCCP

105 67 67 80

11.3.3.4 Значущі біти sBIT

115 66 73 84

11.3.3.5 sRGB Стандартний простір кольорів RGB

115 82 71 66

11.3.4 Текстова інформація

11.3.4.1 Вступ

11.3.4.2 Ключові слова і текстові рядки.

11.3.4.3 Текcтові дані tEXt

116 69 88 116

11.3.4.4 Стиснені текстові дані zTXt

122 84 88 116

11.3.4.5 iTXt Міжнародні текстові дані

105 86 88 116

11.3.5 Різнорідна інформація

11.3.5.1 Колір фону bKGD

98 75 71 68

11.3.5.2 Гістограма зображення hIST

104 73 83 84

11.3.5.3 Фізичні розміри пікселя pHYs

112 72 89 115

11.3.5.4 Пропонована палітра sPLT

115 80 76 84

11.3.6 Інформація про час

11.3.6.1 Останній час модифікації зображення tIME

116 73 77 69

12 Кодери PNG

12.1 Вступ

12.2 Обробка гамми кодером

12.3 Обробка кольору кодером.

12.4 Створення каналу прозорості

12.5 Масштабування глибини семплів

4 3 2 1 0
---------
1 1 0 1 1

7 6 5 4 3  2 1 0
----------------
1 1 0 1 1  1 1 0
|=======|  |===|
    |      Найлівіші біти повторені для заповнення не заповнених
    |
Оригінальні біти

12.6 Пропоновані палітри.

12.7 Перекривання.

12.8 Обрання фільтру.

12.9 Стиснення

12.10 Обробка текстових послідовностей.

12.11 Створення послідовностей

12.11.1 Використання приватних послідовностей

12.11.2 Приватні типи і коди методів

12.11.3 Підпорядковані послідовності

13. Декодери PNG і переглядачі

13.1 Вступ

13.2 Обробка помилок

13.3 Перевірка помилок

13.4 Міркування про безпеку

13.5 Створення послідовностей

13.6 Розмірність пікселів

13.7 Обробка послідовностей

13.8 Декомпресія

13.9 Фільтрування

13.10 Перекриття і прогресивне відображення

/*
**  змінні, оголошені і ініціалізовані десь у коді:
**      height, width
**  функції або макроси, визначені десь у коді:
**      visit(), min()
*/

int starting_row [7]  = { 0, 0, 4, 0, 2, 0, 1 } ;
int starting_col [7]  = { 0, 4, 0, 2, 0, 1, 0 } ;
int row_increment [7] = { 8, 8, 8, 4, 4, 2, 2 } ;
int col_increment [7] = { 8, 8, 4, 4, 2, 2, 1 } ;
int block_height [7]  = { 8, 8, 4, 4, 2, 2, 1 } ;
int block_width [7]   = { 8, 4, 4, 2, 2, 1, 1 } ;

int pass ;
long row, col ;
   
pass = 0 ;

while (pass < 7)
{
    row = starting_row [pass] ;

    while (row < height)
    {
        col = starting_col [pass] ;

        while (col < width)
        {
            visit (row, col,
                   min (block_height[pass], height - row),
                   min (block_width[pass], width - col)) ;

            col = col + col_increment[pass] ;
        }

        row = row + row_increment [pass] ;
    }

    pass = pass + 1 ;
}

13.11 Обробка зображень з дійсним кольором.

13.12 Масштабування глибини семплів

13.13 Обробка гамми декодером

gamma = gamma_from_file / user_exponent
decoding_exponent = 1.0 / (gamma * display_exponent)
   = user_exponent / (gamma_from_file * display_exponent)

13.14 Обробка кольору декодером

13.15 Колір заднього фону

13.16 Обробка каналу прозорості

   01  int foreground[4];  /* image pixel: R, G, B, A */
   02  int background[3];  /* background pixel: R, G, B */
   03  int fbpix[3];       /* frame buffer pixel */
   04  int fg_maxsample;   /* foreground max sample */
   05  int bg_maxsample;   /* background max sample */
   06  int fb_maxsample;   /* frame buffer max sample */
   07  int ialpha;
   08  float alpha, compalpha;
   09  float gamfg, linfg, gambg, linbg, comppix, gcvideo;
   
       /* Get max sample values in data and frame buffer */
   10  fg_maxsample = (1 << fg_sample_depth) - 1;
   11  bg_maxsample = (1 << bg_sample_depth) - 1;
   12  fb_maxsample = (1 << frame_buffer_sample_depth) - 1;
       /*
        * Get integer version of alpha.
        * Check for opaque and transparent special cases;
        * no compositing needed if so.
        *
        * We show the whole gamma decode/correct process in
        * floating point, but it would more likely be done
        * with lookup tables.
        */
   13  ialpha = foreground[3];
   
   14  if (ialpha == 0) {
           /*
            * Foreground image is transparent here.
            * If the background image is already in the frame
            * buffer, there is nothing to do.
            */
   15      ;
   16  } else if (ialpha == fg_maxsample) {
           /*
            * Copy foreground pixel to frame buffer.
            */
   17      for (i = 0; i < 3; i++) {
   18          gamfg = (float) foreground[i] / fg_maxsample;
   19          linfg = pow(gamfg, 1.0 / fg_gamma);
   20          comppix = linfg;
   21          gcvideo = pow(comppix, 1.0 / display_exponent);
   22          fbpix[i] = (int) (gcvideo * fb_maxsample + 0.5);
   23      }
   24  } else {
           /*
            * Compositing is necessary.
            * Get floating-point alpha and its complement.
            * Note: alpha is always linear; gamma does not
            * affect it.
            */
   25      alpha = (float) ialpha / fg_maxsample;
   26      compalpha = 1.0 - alpha;
   
   27      for (i = 0; i < 3; i++) {
               /*
                * Convert foreground and background to floating
                * point, then undo gamma encoding.
                */
   28          gamfg = (float) foreground[i] / fg_maxsample;
   29          linfg = pow(gamfg, 1.0 / fg_gamma);
   30          gambg = (float) background[i] / bg_maxsample;
   31          linbg = pow(gambg, 1.0 / bg_gamma);
               /* 
                * Composite.
                */
   32          comppix = linfg * alpha + linbg * compalpha;
               /*
                * Gamma correct for display.
                * Convert to integer frame buffer pixel.
                */
   33          gcvideo = pow(comppix, 1.0 / display_exponent);
   34          fbpix[i] = (int) (gcvideo * fb_maxsample + 0.5);
   35      }
   36  }

/*
* Gamma encode for storage in output datastream.
* Convert to integer sample value.
*/
gamout = pow(comppix, outfile_gamma);
outpix[i] = (int) (gamout * out_maxsample + 0.5);

   /*
    * Convert frame buffer value into intensity sample.
    */
   gcvideo = (float) fbpix[i] / fb_maxsample;
   linbg = pow(gcvideo, display_exponent);

13.17 Використання гістограми і пропонованих палітр

14 Редактори і розширення

14.1 Додаткові типи послідовностей

14.2 Поведінка редакторів PNG

14.3 Розміщення послідовностей

14.3.1 Розміщення критичних послідовностей

14.3.2 Розміщення підлеглих послідовностей

15 Відповідність

15.1.1 Цілі

15.1.2 Межі

15.2 Умови відповідності

15.2.1 Відповідність потоків даних PNG

• потік даних PNG містить у якості своєї першої послідовності послідовність IHDR, який слідує одразу після сигнатури PNG;
• потік даних PNG містить у якості своєї останньої послідовності послідовність IEND.

15.2.2 Відповідність кодерів PNG

15.2.3 Відповідність декодерів PNG

15.2.4 Відповідність редакторів PNG

Додаток А

Правила файлів і медіа типи Інтернету (Internet media type)

A.1 Розширення імена файлів

А.2 Медіа тип Інтернету

А.3 Макет файлів Макінтош

Додаток Б

Інструкція для нових типів послідовностей

Додаток В

Гамма і кольоровість

Додаток Г

Проста реалізація Циклічного коду надлишковості (Cyclic Redundancy Code)

 /* Table of CRCs of all 8-bit messages. */
   unsigned long crc_table[256];
   
   /* Flag: has the table been computed? Initially false. */
   int crc_table_computed = 0;
   
   /* Make the table for a fast CRC. */
   void make_crc_table(void)
   {
     unsigned long c;
     int n, k;
   
     for (n = 0; n < 256; n++) {
       c = (unsigned long) n;
       for (k = 0; k < 8; k++) {
         if (c & 1)
           c = 0xedb88320L ^ (c >> 1);
         else
           c = c >> 1;
       }
       crc_table[n] = c;
     }
     crc_table_computed = 1;
   }
  
   /* Update a running CRC with the bytes buf[0..len-1]--the CRC
      should be initialized to all 1's, and the transmitted value
      is the 1's complement of the final running CRC (see the
      crc() routine below). */
   
   unsigned long update_crc(unsigned long crc, unsigned char *buf,
                            int len)
   {
     unsigned long c = crc;
     int n;
   
     if (!crc_table_computed)
       make_crc_table();
     for (n = 0; n < len; n++) {
       c = crc_table[(c ^ buf[n]) & 0xff] ^ (c >> 8);
     }
     return c;
   }
   
   /* Return the CRC of the bytes buf[0..len-1]. */
   unsigned long crc(unsigned char *buf, int len)
   {
     return update_crc(0xffffffffL, buf, len) ^ 0xffffffffL;
   }

Додаток Ґ

Онлайн ресурси

Вступ

Сайти архівів

Специфікації профілів ICC

Web-сайт PNG

Приклади реалізації і тестові зображення

Електронна адреса

Додаток Д

Відносини до W3C PNG

Редактор (Версія 1.0)

Редактор (Версія 1.1 і 1.2)

Редактор (Версія 1.0)

Редактор (Версії 1.1 і 1.2)

Автори (Версії 1.0, 1.1 і 1.2 комбіновано)

• Mark Adler, madler @ alumni.caltech.edu
• Thomas Boutell, boutell @ boutell.com
• John Bowler, jbowler @ acm.org
• Christian Brunschen, cb @ brunschen.com
• Adam M. Costello, png-spec.amc @ nicemice.net
• Lee Daniel Crocker, lee @ piclab.com
• Andreas Dilger, adilger @ turbolabs.com
• Oliver Fromme, oliver @ fromme.com
• Jean-loup Gailly, jloup @ gzip.org
• Chris Herborth, chrish @ pobox.com
• Alex Jakulin, jakulin @ acm.org
• Neal Kettler, neal @ westwood.com
• Tom Lane, tgl @ sss.pgh.pa.us
• Alexander Lehmann, lehmann @ usa.net
• Chris Lilley, chris @ w3.org
• Dave Martindale, davem @ cs.ubc.ca
• Owen Mortensen, ojm @ acm.org
• Keith S. Pickens, ksp @ rice.edu
• Robert P. Poole, lionlad @ qwest.net
• Glenn Randers-Pehrson, randeg @ alum.rpi.edu
• Greg Roelofs, newt @ pobox.com
• Willem van Schaik, willem @ schaik.com
• Guy Schalnat, gschal @ infinet.com
• Paul Schmidt, pschmidt @ photodex.com
• Michael Stokes, mistokes @ microsoft.com
• Tim Wegner, twegner @ phoenix.net
• Jeremy Wohl, jeremyw @ evantide.com

Список змін між W3C Recommendation PNG Specification Version 1.0 і даним Міжнародним Стандартом

Зміни редакторів

Технічні зміни

Бібліографія