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WAP之家技术文章J2ME技术J2ME基础PNG文件结构分析之一(了解PNG文件存储格式)

PNG文件结构分析之一(了解PNG文件存储格式)
作者:leftmoon  来源:J2MEDV  发布时间:2005-9-7 13:04:01
Up, Average, Paeth)
  • IEND chunk:当IEND数据块被找到时,这个PNG图像才认为是合法的PNG图像。
  • 可选数据块:MIDP可以支持下列辅助数据块,然而,这却不是必须的。

    bKGD cHRM gAMA hIST iCCP iTXt pHYs
    sBIT sPLT sRGB tEXt tIME tRNS zTXt

  • 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:

    颜色

    字节

    意义

    Red

    1 byte

    0 = 黑色, 255 = 红

    Green

    1 byte

    0 = 黑色, 255 = 绿色

    Blue

    1 byte

    0 = 黑色, 255 = 蓝色

    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,为了方便大家观看,我们将图像放大:



    使用UltraEdit32打开该文件,如下:
    00000000~00000007:

    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:

    • 00 00 00 0D 说明IHDR头块长为13
    • 49 48 44 52 IHDR标识
    • 00 00 00 08 图像的宽,8像素
    • 00 00 00 08 图像的高,8像素
    • 04 色深,2^4=16,即这是一个16色的图像(也有可能颜色数不超过16,当然,如果颜色数不超过8,用03表示更合适)
    • 03 颜色类型,索引图像
    • 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 同上
    • 00 非隔行扫描
    • 36 21 A3 B8 CRC校验

    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

    • 00 00 00 27 说明调色板数据长为39字节,既13个颜色数
    • 50 4C 54 45 PLTE标识
    • FF FF 00 颜色0
    • FF ED 00 颜色1
    • …… ……
    • 09 00 B2 最后一个颜色,12
    • 5F F5 BB DD CRC校验

    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。

    000000C0~000000F8:

    以上选中部分是IDAT数据块

    • 00 00 00 27 数据长为39字节
    • 49 44 41 54 IDAT标识
    • 78 9C…… 压缩的数据,LZ77派生压缩方法
    • DA 12 06 A5 CRC校验

    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:

    • http://jazzlib.sourceforge.net/
    • http://www.jcraft.com/jzlib/index.html

    参考资料:

    PNG文件格式白皮书:http://www.w3.org/TR/REC-png.html
    为数不多的中文PNG格式说明:http://dev.gameres.com/Program/Visual/Other/PNGFormat.htm
    RFC-1950(ZLIB Compressed Data Format Specification):ftp://ds.internic.net/rfc/rfc1950.txt
    RFC-1950(DEFLATE Compressed Data Format Specification):ftp://ds.internic.net/rfc/rfc1951.txt
    LZ77算法的JAVA实现:http://jazzlib.sourceforge.net/
    LZ77算法的JAVA实现,包括J2ME版本:http://www.jcraft.com/jzlib/index.html

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