PNG文件格式概述
文件结构
PNG数据块结构
实例分析
- 关键数据块分析
- - （1）IHDR数据块
  - （2）PLTE调色板数据块
  - （3）IDAT图像数据块
  - （4）IEND图像结束数据
- 辅助数据块分析
- - （1）gAMA图像y数据块
  - （2）cHRM基色和白色点数据块
  - （3）bKGD背景颜色数据块
  - （4）pHYs物理像素尺寸数据块
  - （5）tIME图像最后修改时间数据块
参考文献

PNG文件格式概述

PNG全称流式网络图形格式(Portable Network Graphic Format，PNG)，是一种位图文件(bitmap file)存储格式，读成“ping”。

PNG 文件由两部分组成，分别是 PNG 文件标志和数据块（chunks）。
PNG 文件标志作用是识别当前文件是否为PNG文件；数据块分为两类：关键数据块（critical chunk）和辅助数据块（ancillary chunks），关键数据块在 PNG 文件中是必须有的，而辅助数据块是可选的。

文件结构

对于一个PNG文件，其文件头总由固定字节描述：
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

如下图打开一个PNG文件后可观察到其文件头为 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A，这也证明此文件为PNG文件。

PNG数据块结构

PNG数据块分为两类：关键数据块（critical chunk）和辅助数据块（ancillary chunks）。

关键数据块由四部分组成：文件头数据块（IHDR）、调色板数据块（PLTE）、图像数据块（IDAT）和图像结束数据（IEND）。其中调色板数据块（PLTE）根据图像的色深可选。

PNG文件格式规范制定了10个辅助数据块：

名称
背景颜色数据块bKGD(background color)。
基色和白色度数据块cHRM(primary chromaticities and white point)。
图像γ数据块gAMA(image gamma)。
图像直方图数据块hIST(image histogram)。
物理像素尺寸数据块pHYs(physical pixel dimensions)。
样本有效位数据块sBIT(significant bits)。
文本信息数据块tEXt(textual data)。
图像最后修改时间数据块tIME (image last-modification time)。
图像透明数据块tRNS (transparency)。
压缩文本数据块zTXt (compressed textual data)。

数据块组成结构：

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(2^31－1)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)组成的“数据块符号”
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

实例分析

打开一个PNG文件，test.png

使用Visual Studio 2019以二进制方式打开文件

关键数据块分析

（1）IHDR数据块

00 00 00 0D -----说明IHDR头块长为13
49 48 44 52 -----IHDR标识
00 00 03 06 ------图像的宽，774像素
00 00 03 06 ------图像的高，774像素
08 ------------------色深，2^8=256，即这是一个256色的图像
02 ------------------颜色类型，灰度图像
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 ------------------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 ------------------非隔行扫描
C7 A4 04 83 -----CRC校验码

（2）PLTE调色板数据块

PLTE数据块是定义图像的调色板信息，PLTE可以包含1~256个调色板信息，每一个调色板信息由3个字节组成。

此例中，色深为8，则颜色数不超过2^8=256,而调色板长度为1216=192=364，为3的倍数。

（3）IDAT图像数据块

E7 14 EE 56 -----------数据长为3876908630字节

60 2F FD FA -----------IDAT标识

20 20…… --------------压缩的数据

（4）IEND图像结束数据

00 00 00 00 -------------表示数据部分长度为0，即此数据块没有数据部分
49 45 4E 44 -------------数据类型码，49 45 4E 44为IEND标识
AE 42 60 82 -------------CRC校验码

辅助数据块分析

（1）gAMA图像y数据块

（2）cHRM基色和白色点数据块

（3）bKGD背景颜色数据块

（4）pHYs物理像素尺寸数据块

（5）tIME图像最后修改时间数据块

参考文献

【1】数据压缩作业2：PNG文件格式分析_梁启蓉的博客-CSDN博客
【2】PNG文件格式分析_Messi0822的博客-CSDN博客
【3】详解PNG文件结构 - Angel_Kitty - 博客园 (cnblogs.com)

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