数据压缩作业二：PNG图像格式分析
概述
PNG是一种无损压缩的位图图形格式。其设计目的是试图替代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。PNG支持索引、灰度、RGB三种颜色方案以及alpha通道等特性。PNG使用从LZ77派生的无损数据压缩算法，一般应用于JAVA程序、网页或S60程序中，原因是它压缩比高，生成文件体积小。
PNG图像特点
体积小，无损压缩，索引彩色模式，更优化的网络传输显示，支持透明效果。PNG同时还支持真彩和灰度级图像的Alpha通道透明度，最高支持24位真彩色图像以及8位灰度图像，支持图像亮度的Gamma校准信息，支持存储附加文本信息，以保留图像名称、作者、版权、创作时间、注释等信息。
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 file signature）域和按照特定结构组织的3个以上的数据块（chunk）组成。
1、文件署名域 8字节的PNG文件署名域用来识别该文件是否为PNG文件。值为：
十进制 137 80 78 71 13 10 26 10
十六进制 89 50 4e 47 0d 1a 0a
2、数据块结构 PNG定义了两种类型的数据块，一为关键数据块，这是必需的数据块，另一种叫做辅助数据块（ancillary chunks），这是可选的数据块。
3、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。
几种PNG格式
PNG格式有8位、24位、32位三种形式，其中8位PNG支持两种不同的透明形式（索引透明和alpha透明），24位PNG不支持透明，32位PNG在24位基础上增加了8位透明通道，因此可展现256级透明程度。
PNG8和PNG24后面的数字则是代表这种PNG格式最多可以索引和存储的颜色值。”8″代表2的8次方也就是256色，而24则代表2的24次方大概有1600多万色。
关键数据块
· IHDR：文件头数据块IHDR(header chunk)：它包含有PNG文件中存储的图像数据的基本信息，并要作为第一个数据块出现在PNG数据流中，而且一个PNG数据流中只能有一个文件头数据块。
· PLTE：调色板数据块PLTE(palette chunk)包含有与索引彩色图像(indexed-color image)相关的彩色变换数据，它仅与索引彩色图像有关，而且要放在图像数据块(IDAT)之前。
· IDAT：图像数据块IDAT(image data chunk)：它存储实际的数据，在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。
· IEND：图像结束数据IEND(image trailer chunk)：它用来标记PNG文件或者数据流已经结束，并且必须要放在文件的尾部。由于数据块结构的定义，IEND数据块的长度总是0（00 00 00 00，除非人为加入信息），数据标识总是IEND（49 45 4E 44），因此，CRC码也总是AE 42 60 82。
以 以下PNG图片为例分析
使用visual studio，二进制编辑器打开文件
图像数据块IDAT
其头部信息与PNG头部信息一致，因此为PNG图像。
00 00 00 0D 即数据块长度，表示此数据块长度为13个字节；
49 48 44 52 即IHDR标识，IHDR在十六进制中中的对应值；
紫色部分为数据部分：
00 00 02 D0 表示图像宽为720像素；
00 00 02 40 表示图像高为576像素；
08：图像深度8bit;
02：真彩色图像；
00：压缩方法；
00：滤波器方法；
00：非隔行扫描；
2B 53 C6是CRC数据校验码。
图像结束数据IEND
00 00 00 00 表示数据部分长度为0，也就是该数据块没有数据；
49 45 4E 44 为IEND标识；
AE 42 60 82 为CRC校验码；文件结束。
参考：
PNG、JPEG、BMP等几种图片格式详解（一）—— PNG - 简书 (jianshu.com)
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