了解PNG文件存储格式
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 Author: Wupei |  Date: 2008-08-18 |
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J2ME开发 - 程序设计 |  Digg:
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转自: http://www.ismyway.com 前言 我们都知道，在进行J2ME的手机应用程序开发的时候，在图片 的使用上，我们可以使用PNG格式的图片（甚至于在有的手机上，我们只可以使用PNG格式的图片），尽管使用图片可以为我们的应用程序增加不少亮点，然 而，只支持PNG格式的图片却又限制了我们进一步发挥的可能性（其实，应该说是由于手机平台上的处理能力有限）。 在MIDP2中，或者某些厂商（如NOKIA）提供的API中，提供了drawPixels/getPixels的方法，这些方法进一步提高了开发者处理 图片的灵活性，然而，在MIDP2还未完全普及的今天，我们需要在MIDP1 .0中实现这类方法还属于异想天开，因此，为了实现更高级的应用，我们必须充分挖掘PNG的潜力。 PNG的文件结构 对于一个PNG文件来说，其文件头总是由位固定的字节来描述的：
其中第一个字节0x89超出了ASCII字符的范围，这是为了避免某些软件将PNG文件当做文本文件来处理。文件中剩余的部分由3个以上的PNG的数据块（Chunk）按照特定的顺序组成，因此，一个标准的PNG文件结构应该如下：
PNG数据块（Chunk） PNG定义了两种类型的数据块，一种是称为关键数据块(critical chunk)，这是标准的数据块，另一种叫做辅助数据块(ancillary chunks)，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。 下表就是PNG中数据块的类别，其中，关键数据块部分我们使用深色背景加以区分。
为了简单起见，我们假设在我们使用的PNG文件中，这4个数据块按以上先后顺序进行存储，并且都只出现一次。 数据块结构 PNG文件中，每个数据块由4个部分组成，如下：
CRC(cyclic redundancy check)域中的值是对Chunk Type Code域和Chunk Data域中的数据进行计算得到的。CRC具体算法定义在ISO 3309和ITU-T V.42中，其值按下面的CRC码生成多项式进行计算： x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 下面，我们依次来了解一下各个关键数据块的结构吧。 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。 文件头数据块由13字节组成，它的格式如下表所示。
由于我们研究的是手机上的PNG，因此，首先我们看看MIDP1.0对所使用PNG图片的要求吧：
关于更多的信息，可以参考http://www.w3.org/TR/REC-png.html 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(image data chunk)之前。 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：
因此，调色板的长度应该是3的倍数，否则，这将是一个非法的调色板。 对于索引图像，调色板信息是必须的，调色板的颜色索引从0开始编号，然后是1、2……，调色板的颜色数不能超过色深中规定的颜色数（如图像色深为4的时候，调色板中的颜色数不可以超过2^4=16），否则，这将导致PNG图像不合法。 真彩色图像和带α通道数据的真彩色图像也可以有调色板数据块，目的是便于非真彩色显示程序用它来量化图像数据，从而显示该图像。 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，因此，如果能够了解IDAT的结构，我们就可以很方便的生成PNG图像。 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。 如果我们仔细观察PNG文件，我们会发现，文件的结尾12个字符看起来总应该是这样的： 00 00 00 00 49 45 4E 44 AE 42 60 82 不难明白，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。 实例研究PNG 以下是由Fireworks生成的一幅图像，图像大小为8*8，
可以看到，选中的头8个字节即为PNG文件的标识。 接下来的地方就是IHDR数据块了： 00000008~00000020：
00000021~0000002F：
可选数据块sBIT，颜色采样率，RGB都是256（2^8=256） 00000030~00000062：
这里是调色板信息
00000063~000000C5：
这部分包含了pHYs、tExt两种类型的数据块共3块，由于并不太重要，因此也不再详细描述了。
以上选中部分是IDAT数据块
IDAT中压缩数据部分在后面会有详细的介绍。 000000F9~00000104：
IEND数据块，这部分正如上所说，通常都应该是 00 00 00 00 49 45 4E 44 AE 42 60 82 至此，我们已经能够从一个PNG文件中识别出各个数据块了。由于PNG中规定除关键数据块外，其它的辅助数据块都为可选部分，因此，有了这个标准后，我们 可以通过删除所有的辅助数据块来减少PNG文件的大小。（当然，需要注意的是，PNG格式可以保存图像中的层、文字等信息，一旦删除了这些辅助数据块后， 图像将失去原来的可编辑性。）
删除了辅助数据块后的PNG文件，现在文件大小为147字节，原文件大小为261字节，文件大小减少后，并不影响图像的内容。 其实，我们可以通过改变调色板的色值来完成一些又趣的事情，比如说实现云彩/水波的流动效果，实现图像的淡入淡出效果等等，在此，给出一个链接给大家看也许更直接：http://blog.csdn.net/flyingghost/archive/2005/01/13/251110.aspx，我写此文也就是受此文的启发的。 如 上说过，IDAT数据块是使用了LZ77压缩算法生成的，由于受限于手机处理器的能力，因此，如果我们在生成IDAT数据块时仍然使用LZ77压缩算法， 将会使效率大打折扣，因此，为了效率，只能使用无压缩的LZ77算法，关于LZ77算法的具体实现，此文不打算深究，如果你对LZ77算法的JAVA实现 有兴趣，可以参考以下两个站点： 参考资料： PNG文件格式白皮书：http://www.w3.org/TR/REC-png.html 更多阅读: |
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