PNG 文件结构
PNG图像文件介绍
PNG图像文件格式
PNG是可携式网络图像（portable network graphics）的英文缩写。PNG是从网络上开始发展的，目的是替代GIF和JPG格式，PNG图像文件格式也是当今游戏中常用的图像资源文件格式 了。PNG图像文件支持的图像颜色非常丰富，存储灰度图时可使用16位色深表示，存储真彩色图像时色深更可达到48位之多。
PNG图像文件介绍
与BMP格式相比，PNG格式稍微复杂些。PNG图像支持从0～255级次的多层透明色，使用无损压缩的zlib压缩算法压缩图像数据。通常使用 zlib压缩过的图像文件大小比BMP使用的RLE压缩的效果好，BMP的RLE压缩算法只支持压缩8位以下的图像，对于16位以上的真彩色图像不支持图 像压缩，PNG使用的zlib压缩算法支持任何色深的图像数据压缩，压缩后的图像数据可以完整还原，相比之下JPG需要牺牲图像质量使用有损压缩来获得大 的压缩率。
最后有一点需要注意，PNG图像格式使用Big-Endian顺序存储数据。
PNG图像文件存储结构（1）
PNG文件存储结构的格式可以在http://www.w3.org/TR/REC-png.htm上找到定义。
BMP文件总体上由两部分组成，分别是PNG文件标志和数据块（chunks），如表5-8所示。其中数据块分为两类：关键数据块（critical chunk）和辅助数据块（ancillary chunks）。
表5-8 PNG文件的组成结构
| PNG文件标志 |
| 数据块（chunks） |
1．PNG文件标志
PNG文件标志由8字节数据组成：89 50 4E 47 0D 0A 1A 0Ah，其中50 4E 47对应的ASCII值是"PNG"。
2．数据块（chunks）
紧跟在PNG文件标志后面的数据是数据块（chunks），数据块（chunks）分为两类：关键数据块（critical chunks）和辅助数据块（ancillary chunks）。
关键数据块（critical chunk）在PNG文件中是必须有的，而辅助数据块（ancillary chunks）是可选的。
关键数据块（critical chunks）由4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。
辅助数据块（ancillary chunks）一共有14个，这些辅助数据块包含了很多信息，辅助数据块不是必须包含的。
PNG文件的关键数据块和辅助数据块的组织顺序如表5-9和表5-10所示。
表5-9 PNG文件的关键数据块(critical chunks)组织顺序
| 数据块名称 |
允许多 个数据块 |
位 置 |
| 文件头数据块（IHDR） |
不允许 |
第一个数据块 |
| 调色板数据块（PLTE） |
不允许 |
第二个数据块，可选 |
| 图像数据块（IDAT） |
允许 |
如果有调色板数据块（PLTE），则是第三个数据块，如果没有调色板数据块（PLTE），则时第二个数据块。如果有多个图像数据块，则必须按图像数据连续存储 |
| 图像结束数据（IEND） |
不允许 |
最后一个数据块 |
表5-10 PNG文件的辅助数据块(ancillary chunks)组织顺序
| 数据块名称 |
允许多个 数据块 |
位 置 |
| 基色和白色点数据块（cHRM） |
不允许 |
在PLTE和IDAT之前 |
| 图像γ数据块（gAMA） |
不允许 |
在PLTE和IDAT之前 |
| ICCP(iCCP) |
允许 |
在PLTE之后IDAT之前如果有iCCP，则无sRGB |
| 数据块名称 |
允许多个 数据块 |
位 置 |
| 样本有效位数据块（sBIT） |
不允许 |
在PLTE和IDAT之前 |
| 标准RPG颜色（sRGB） |
不允许 |
在PLTE之后IDAT之前如 果有sRGB，则无iCCP |
| 背景颜色数据块（bKGD） |
不允许 |
在PLTE之后IDAT之前 |
| 图像直方图数据块（hIST） |
不允许 |
在PLTE之后IDAT之前 |
| 图像透明数据块（tRNS） |
不允许 |
在PLTE之后IDAT之前 |
| 物理像素尺寸数据块（pHYs） |
不允许 |
在IDAT之前 |
| 建议调色板（sPLT） |
允许 |
在IDAT之前 |
| 图像最后修改时间数据块（tIME） |
不允许 |
无限制 |
| 国际文本数据（iTXt） |
允许 |
无限制 |
| 文本信息数据块（tEXt） |
允许 |
无限制 |
| 压缩文本数据块（zTXt） |
允许 |
无限制 |
PNG图像文件存储结构（2）
用图像可以清晰显示表5-9和表5-10之间的关系，如图5-13和图5-14所示。
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| （点击查看大图）图5-13 包含调色板数据块（PLTE）的PNG图像文件格式 |
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| （点击查看大图）图5-14 不包含调色板数据块（PLTE）的PNG图像文件格式 |
图中上标的含义如表5-11所示。
表5-11 上标的含义
| 符 号 |
含 义 |
| 1 |
只有1个 |
| + |
1个或多个 |
| ？ |
0个或1个 |
| * |
0个或多个 |
| | |
2选1 |
PNG图像文件中每一块数据块的格式都是相同的，分别由4个部分组成，格式如表5-12所示。
表5-12 PNG文件的数据块格式
| 字 段 名 |
大小（单 位：字节） |
描 述 |
| Length（长度） |
4 |
指定数据块中的数据长度 |
| Chunk Type Code（数据块类型码） |
4 |
数据块类型，例如 IHDR、PLTE、IDAT等 |
| Chunk Data（数据块数据） |
Length |
存储数据 |
| CRC（循环冗余检测） |
4 |
循环冗余码 |
CRC循环冗余码生成的计算方式是通过对Chunk Type Code和Chunk Data中的数据进行计算得到的，计算方式如下：
| x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1
|
PNG图像文件存储结构（3）
下面将讲解在PNG文件中的4个关键数据块（critical chunk）的含义。
① 文件头数据块（IHDR）
文件头数据块（IHDR）它包含有PNG文件中存储的图像数据的基本信息，如图像的宽高、色深、颜色类型、压缩方式等。一个PNG文件只能有一个文件头数据块，表5-13列出了文件头数据块（IHDR）中各字段的含义。
表5-13 文件头数据块(IHDR) 中各字段的含义
| 字段名 |
大小（单 位：字节） |
描 述 |
| Width |
4 |
图像宽度，以像素为单位 |
| Height |
4 |
图像高度，以像素为单位 |
| Bit depth |
1 |
图像深度： 索引彩色图像：1，2，4或8 灰度图像：1，2，4，8或16 真彩色图像：8或16 |
| ColorType |
1 |
颜色类型： 0：灰度图像，1，2，4，8或16 2：真彩色图像，8或16 3：索引彩色图像，1，2，4或8 4：带α通道数据的灰度图像，8或16 6：带α通道数据的真彩色图像，8或16 |
| Compression method |
1 |
压缩方法（LZ77变种算法） |
| Filter method |
1 |
滤波器方法 |
| Interlace method |
1 |
隔行扫描方法： 0：非隔行扫描 1： Adam7（由Adam M. Costello开发的7遍隔行扫描方法） |
文件头数据块（IHDR）结构可以使用如下代码定义：
| typedef struct {
|
② 调色板数据块（PLTE）
PNG的调色板数据块（PLTE）和之前介绍BMP图像格式中的调色板类似，都是提供给8位色深以下的图像使用。PNG的调色板由3个字节组成，每个字节分别表示红、绿、蓝三色的颜色值。
对于PNG图像文件来说，大于8位色深的图像，如真彩色图像也可以使用调色板，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。
一个PNG文件只能有一个调色板数据块，调色板数据块从下标0开始，表5-14列出了调色板数据块（PLTE）中各字段的含义。
表5-14 调色板数据块(PLTE) 中各字段的含义
| 字段名 |
大小（单 位：字节） |
描 述 |
| btRed |
1 |
红色颜色值 |
| btGreen |
1 |
绿色颜色值 |
| btBlue |
1 |
蓝色颜色值 |
调色板数据块（PLTE）结构可以使用如下代码定义：
| typedef struct {
|
PNG图像文件存储结构（4）
③ 图像数据块（IDAT）
PNG的图像数据块（IDAT）存储图像的实际数据，相当于BMP图像的图像数据，由于PNG可包含多幅图像，所以PNG的图像数据块可能是由一幅图像的数据组成，也可能是由多幅图像的数据组成。
图像数据块中的图像数据可能是经过变种的LZ77压缩编码DEFLATE压缩的，关于DEFLATE详细介绍可以参考《DEFLATE Compressed Data Format Specification version 1.3》，网址： http://www.ietf.org/rfc/rfc1951.txt 。
图像数据块（IDAT）结构可以使用如下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr; |
④ 图像结束数据（IEND）
PNG的图像结束数据（IEND）用来标记PNG文件结束，并且必须要放在文件的尾部。一般情况下，所有PNG图像结束数据（IEND）的十六进制数值都是一样的，具体的数值如下：
| 00 00 00 00 49 45 4E 44 AE 42 60 82 |
PNG的辅助数据块（ancillary chunks）一共有14个，可以分为5类，如表5-10所示，由于篇幅关系不能将全部辅助数据块（ancillary chunks）的详细结构进行说明，如果读者有兴趣请参考 http://www.w3.org/TR/REC-png.html。
分析PNG图像文件结构（1）
结合上面对PNG文件的分析，下面分别对256色和16位色的PNG图像进行十六进制分析，通过分析PNG文件让读者更深入了解PNG文件格式。
如图5-15和图5-16所示，分别为256色PNG图像pic1.png和16位色PNG图像pic2.png。其中pic1.png图像的分辨 率为200×150，文件大小为19 534 字节。pic2.png图像的分辨率为200×150，文件大小为104 744字节，带透明通道。
| 图5-15 pic1.png图像 |
|
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| 图5-16 pic2.png图像 |
现在来分析pic1.png的图像文件，在Winhex中打开pic1.png，如图5-17所示。
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| （点击查看大图）图5-17 在Winhex中打开pic1.png文件 |
首先分析PNG的文件标志。根据PNG文件的定义，从文件头开始前8字节数据是PNG文件的标志，如图5-18所示。
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| （点击查看大图）图5-18 PNG文件的文件标志 |
接下来应该就是PNG文件的数据块结构了，按照前面对PNG文件结构的分析，第一个数据块应该是文件头数据块（IHDR）数据块，文件头数据块（IHDR）定义了PNG文件的宽高、色深、压缩方法等参数，如图5-19所示。
|
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| （点击查看大图）图5-19 文件头数据块（IHDR）结构 |
分析PNG图像文件结构（2）
表5-15归纳了pic1.png图像文件中文件头数据块（IHDR）中各字段的含义。由于PNG文件使用Big-Endian顺序存储数据，所以不需要反转字节数据理解。
表5-15 pic1.png图像文件中文件头数据块(IHDR)的各字段含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 00 0D |
文件头的数据长度，00 00 00 0D =13 |
| 49 48 44 52 |
数据块类型标志，49 48 44 52的ASCII值等于IHDR |
| 00 00 00 C8 |
图像的宽度，00 00 00 C8 = 200 |
| 00 00 00 96 |
图像的高度，00 00 00 96 = 150 |
| 08 |
色深，表示2的8次幂等于256色 |
| 03 |
03表示索引图像 |
| 00 |
00表示使用Deflate压缩编码压缩图像数据 |
| 00 |
00表示为将来使用更好的压缩方法预留 |
| 00 |
00表示非隔行扫描 |
| AC 02 37 2B |
AC 02 37 2B表示CRC |
从表5-14看到pic1.png文件的文件头数据块（IHDR）结构中的CRC字段的值为AC 02 37 2B，这个CRC值是按照从数据块类型标志字段到CRC字段前一字节的数据计算而来的，即使用数据49 48 44 52 00 00 00 C8 00 00 00 96 08 03 00 00 00计算，CRC的计算代码如下：
| /*8位消息的CRC表格*/ |
继续分析下面的数据块，PNG图像文件的数据块类型由数据块类型标志决定，按照PNG图像文件中数据块的数据结构分析，接下来的数据块是物理像素尺寸数据块（pHYs），物理像素尺寸数据块（pHYs）指定像素大小或图像的宽和高的比例。
表5-16所示为物理像素尺寸数据块（pHYs）中各字段的含义。
表5-16 物理像素尺寸数据块(pHYs) 中各字段的含义
| 字 段 名 |
大小（单 位：字节） |
描 述 |
| physPixelPerUnitX |
4 |
每单位多少像素，x轴 |
| physPixelPerUnitY |
4 |
每单位多少像素，y轴 |
| UnkownUnit，Meter |
1 |
枚举类型，UnkownUnit=0，表示只定义了像素显示的比例，未定义实际像素大小。 枚举类型，Meter=1，表示定义单位为米 |
物理像素尺寸数据块（pHYs）的结构可以用以下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr ; |
图5-20所示为pic1.png中的物理像素尺寸数据块（pHYs）的结构。
|
|
| （点击查看大图）图5-20 pic1.png中的物理像素尺寸数据块（pHYs）的结构 |
分析PNG图像文件结构（3）
表5-17所示为pic1.png图像文件中物理像素尺寸数据块（pHYs）中各字段的含义。
表5-17 pic1.png图像文件中物理像素尺寸数据块(pHYs)中各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 00 09 |
物理像素尺寸数据块的长度，00 00 00 09 =9 |
| 70 48 59 73 |
数据块类型标志，70 48 59 73的ASCII值等于pHYs |
| 00 00 0B 13 |
x轴上每米像素的数量，00 00 0B 13 = 2835，即每米2835个像素 |
| 00 00 0B 13 |
y轴上每米像素的数量，00 00 0B 13 = 2835，即每米2835个像素 |
| 01 |
Meter=1，将单位定义为米 |
| 00 9A 9C 18 |
CRC值 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是iCCP，iCCP数据块是PNG解码时进行特殊的颜色处理信息。
iCCP数据块的结构可以用以下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr
|
图5-21所示为pic1.png中的iCCP的数据结构。
|
|
| （点击查看大图）图5-21 pic1.png图像文件中iCCP数据块结构 |
|
|
| （点击查看大图）图5-21 pic1.png图像文件中iCCP数据块结构 |
表5-18所示为pic1.png图像文件中的iCCP数据块各字段的含义。
表5-18 pic1.png图像文件中的iCCP数据块各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 0A 4D |
ICCP数据块的长度，00 00 0A 4D = 2637 |
| 69 43 43 50 |
数据块类型标志，69 43 43 50的ASCII值等于iCCP |
| 50 68 6F 74 6F 73 68 6F 70 20 49 43 43 20 70 72 6F 66 69 6C 65 00 |
配置文件名，长度1～79字节，以0作为终止符的字符串。 50 68 6F 74 6F 73 68 6F 70 20 49 43 43 20 70 72 6F 66 69 6C 65 00的ASCII值等于Photoshop ICC profile |
| 00 |
压缩方法，0表示使用deflate压缩 |
| 78 DA 9D 53～F7 84 F3 FB |
压缩后的配置文件，解码时使用 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是gAMA，gAMA数据块是PNG解码时进行gamma校正的信息。
gAMA数据块的结构可以用以下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr; |
图5-22所示为pic1.png中的gAMA的数据结构：
|
|
| （点击查看大图）图5-22 pic1.png图像文件中gAMA数据块结构 |
分析PNG图像文件结构（4）
表5-19所示为pic1.png图像文件中的gAMA数据块各字段的含义。
表5-19 pic1.png图像文件中的gAMA数据块各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 00 04 |
gAMA数据块的长度，00 00 00 04 = 4 |
| 67 41 4D 41 |
数据块类型标志，67 41 4D 41的ASCII值等于gAMA |
| 00 00 B1 8E |
gamma校正信息 |
| 7C F8 51 93 |
CRC值 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是cHRM，cHRM是在设备不能够显示正确的颜色时，使图像尽可能校正颜色的信息，也叫做设备无关的颜色信息。
cHRM数据块的结构可以用以下代码定义：
| typedef struct { |
图5-23所示为pic1.png中的cHRM的数据结构。
|
|
| （点击查看大图）图5-23 pic1.png图像文件中cHRM数据块结构 |
表5-20所示为pic1.png图像文件中的cHRM数据块各字段的含义。
表5-20 pic1.png图像文件中的cHRM数据块各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 00 20 |
cHRM数据块的长度，00 00 00 20 = 32 |
| 63 48 52 4D |
数据块类型标志，63 48 52 4D的ASCII值等于cHRM |
| 00 00 7A 25 |
白色点的x轴坐标，00 00 7A 25 = 31269 |
续表
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 80 83 |
白色点的y轴坐标，00 00 80 83 = 32899 |
| 00 00 F9 FF |
红x坐标，00 00 F9 FF = 63999 |
| 00 00 80 E9 |
红y坐标，00 00 80 E9 = 33001 |
| 00 00 75 30 |
绿x坐标，00 00 75 30 = 30000 |
| 00 00 EA 60 |
绿y坐标，00 00 EA 60 = 60000 |
| 00 00 3A 98 |
蓝x坐标，00 00 3A 98 = 15000 |
| 00 00 17 6F |
蓝x坐标，00 00 17 6F = 5999 |
| 92 5F C5 46 |
CRC值 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是调色板数据块（PLTE），因为pic1.png是256色图像，所以应该有256个调色板项，每个调色板项占3字节。
调色板数据块（PLTE）的结构可以用以下代码定义：
| typedef struct {
|
分析PNG图像文件结构（5）
图5-24所示为pic1.png中的调色板数据块（PLTE）的数据结构。
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| （点击查看大图）图5-24 pic1.png图像文件中调色板数据块（PLTE）结构 |
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| （点击查看大图）图5-24 pic1.png图像文件中调色板数据块（PLTE）结构 |
表5-21 所示为pic1.png图像文件中的调色板数据块（PLTE）各字段的含义。
表5-21 pic1.png图像文件中调色板数据块(PLTE)各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 03 00 |
PLTE数据块的长度，00 00 03 00 = 768 |
| 50 4C 54 45 |
数据块类型标志，50 4C 54 45的ASCII值等于PLTE |
| 00 00 00 |
调色板第1个索引 |
| FF FF FF |
调色板第2个索引 |
| EA FF FF |
调色板第3个索引 |
| ………… |
调色板第…个索引 |
| E4 DC DC |
调色板第255个索引 |
| FF FF FF |
调色板第256个索引 |
| 7D 2C 3D AD |
CRC值 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是图像透明数据块（tRNS），对于256色图像来说，图像透明数据块（tRNS）一共有256项，每项对应调色板数据块中的一项，00代表透明，FF代表不透明。
图像透明数据块（tRNS）的结构可以用以下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr; |
图5-25所示为pic1.png中的图像透明数据块（tRNS）的数据结构。
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| （点击查看大图）图5-25 pic1.png图像文件中图像透明数据块（tRNS）的结构 |
表5-22所示为pic1.png图像文件中的图像透明数据块（tRNS）各字段的含义。
表5-22 pic1.png图像文件中图像透明数据块(tRNS)各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 01 00 |
tRNS数据块的长度，00 00 01 00 = 256 |
| 74 52 4E 53 |
数据块类型标志，74 52 4E 53的ASCII值等于tRNS |
| FF～00 |
图像透明数据块，一共256个，每个对应调色板中的一项，00代表透明，FF代表不透明 |
| 53 F7 07 25 |
CRC值 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是图像数据块（IDAT）。对于256色图像来说，图像数据块（IDAT）存放的是 指向调色板的索引序号，对于16位色以上图像，图像数据块（IDAT）存放的是实际像素颜色，按0xRRGGBB排列。需要注意的是，图像数据块 （IDAT）中的数据是经过变种的LZ77压缩过的。
图像数据块（IDAT）的结构可以用以下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr; |
分析PNG图像文件结构（6）
图5-26所示为pic1.png中的图像数据块（IDAT）的数据结构。
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| （点击查看大图）图5-26 pic1.png中的图像数据块（IDAT）的数据结构 |
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| （点击查看大图）图5-26 pic1.png中的图像数据块（IDAT）的数据结构 |
表5-23所示为pic1.png图像文件中的图像数据块（IDAT）各字段的含义。
表5-23 pic1.png图像文件中图像数据块(IDAT)各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 3D 53 |
IDAT数据块的长度，00 00 3D 53 = 15699 |
| 49 44 41 54 |
数据块类型标志，49 44 41 54的ASCII值等于IDAT |
| 78～67 |
图像数据块，一共15699字节，使用变种的LZ77压缩过 |
| 0E EE 51 34 |
CRC值 |
继续分析下面的数据，按照前面的分析方法，分析出接下来的数据块是图像结束数据（IEND），一般情况下所有PNG图像的图像结束数据（IEND）是一样的，除非自行修改。
图像结束数据（IEND）的结构可以用以下代码定义：
| PNG_CHUNK_HEADER chunkHdr;
|
图5-27所示为pic1.png中的图像结束数据（IEND）的数据结构。
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| （点击查看大图）图5-27 pic1.png中的图像结束数据（IEND）的数据结构 |
表5-24所示为pic1.png图像文件中的图像结束数据（IEND）各字段的含义。
表5-24 pic1.png图像文件中图像结束数据(IEND)各字段的含义
| 十六进制值 |
描 述 |
| 00 00 00 00 |
IEND数据块的长度，00 00 00 00 = 0 |
| 49 45 4E 44 |
数据块类型标志，49 45 4E 44的ASCII值等于IEND |
| AE 42 60 82 |
CRC值 |
pic1.png文件格式已经分析完毕，pic2.png的文件格式可以参考上面pic1.png的分析，表5-25显示了pic1.png和pic2.png的文件结构区别。
表5-25 pic1.png和pic2.png的文件结构区别
| pic1.png文件结构 |
pic2.png文件结构 |
| IHDR |
IHDR |
| pHYs |
pHYs |
| iCCP |
iCCP |
| gAMA |
gAMA |
| cHRM |
cHRM |
| PLTE |
× |
| tRNS |
× |
| IDAT |
IDAT |
| IEND |
IEND |
从表5-24可以看出pic2.png没有PLTE和tRNS数据块，因为pic2.png是16位色图像不需要使用调色板。
PNG图像文件存储的数据块比较多，一般情况每个PNG图像文件的iCCP、gAMA和cHRM数据块中的数据是一样的，只有IHDR和pHYs两个数据块中某些字段数据不同，如图5-28所示。
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| （点击查看大图）图5-28 两张不同的PNG格式图像的区别 |
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| （点击查看大图）图5-28 两张不同的PNG格式图像的区别 |
所 以很多时候游戏编程人员为了节省游戏资源占用的硬盘空间，去掉了PNG图像文件的某些数据块。如果游戏的资源打包文件包含了PNG图像文件，但去掉了 PNG某些数据块，这样对分析游戏资源包文件格式带来了一定的困难，但幸好PNG图像文件的某些数据块还是要保留的，例如图像数据块（IDAT），通过识 别某些数据块的标识字符串还是比较容易识别出PNG格式的。
PNG文件结构分析之一 dayf,2009-08-16 15:07:43
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：
| 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 |
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文件标志 |
PNG数据块 |
…… |
PNG数据块 |
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。
| PNG文件格式中的数据块 |
||||
| 数据块符号 |
数据块名称 |
多数据块 |
可选否 |
位置限制 |
| IHDR |
文件头数据块 |
否 |
否 |
第一块 |
| cHRM |
基色和白色点数据块 |
否 |
是 |
在PLTE和IDAT之前 |
| gAMA |
图像γ数据块 |
否 |
是 |
在PLTE和IDAT之前 |
| sBIT |
样本有效位数据块 |
否 |
是 |
在PLTE和IDAT之前 |
| PLTE |
调色板数据块 |
否 |
是 |
在IDAT之前 |
| bKGD |
背景颜色数据块 |
否 |
是 |
在PLTE之后IDAT之前 |
| hIST |
图像直方图数据块 |
否 |
是 |
在PLTE之后IDAT之前 |
| tRNS |
图像透明数据块 |
否 |
是 |
在PLTE之后IDAT之前 |
| oFFs |
(专用公共数据块) |
否 |
是 |
在IDAT之前 |
| pHYs |
物理像素尺寸数据块 |
否 |
是 |
在IDAT之前 |
| sCAL |
(专用公共数据块) |
否 |
是 |
在IDAT之前 |
| IDAT |
图像数据块 |
是 |
否 |
与其他IDAT连续 |
| tIME |
图像最后修改时间数据块 |
否 |
是 |
无限制 |
| tEXt |
文本信息数据块 |
是 |
是 |
无限制 |
| zTXt |
压缩文本数据块 |
是 |
是 |
无限制 |
| fRAc |
(专用公共数据块) |
是 |
是 |
无限制 |
| gIFg |
(专用公共数据块) |
是 |
是 |
无限制 |
| gIFt |
(专用公共数据块) |
是 |
是 |
无限制 |
| gIFx |
(专用公共数据块) |
是 |
是 |
无限制 |
| IEND |
图像结束数据 |
否 |
否 |
最后一个数据块 |
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：
| 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(231－1)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 |
| 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 |
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。
| 域的名称 |
字节数 |
说明 |
| Width |
4 bytes |
图像宽度，以像素为单位 |
| Height |
4 bytes |
图像高度，以像素为单位 |
| Bit depth |
1 byte |
图像深度： |
| ColorType |
1 byte |
颜色类型： |
| Compression method |
1 byte |
压缩方法(LZ77派生算法) |
| Filter method |
1 byte |
滤波器方法 |
| Interlace method |
1 byte |
隔行扫描方法： |
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：
- 在MIDP1.0中，我们只可以使用1.0版本的PNG图片。并且，所以的PNG关键数据块都有特别要求：
IHDR - 文件大小：MIDP支持任意大小的PNG图片，然而，实际上，如果一个图片过大，会由于内存耗尽而无法读取。
- 颜色类型：所有颜色类型都有被支持，虽然这些颜色的显示依赖于实际设备的显示能力。同时，MIDP也能支持alpha通道，但是，所有的alpha通道信息都会被忽略并且当作不透明的颜色对待。
- 色深：所有的色深都能被支持。
- 压缩方法：仅支持压缩方式0（deflate压缩方式），这和jar文件的压缩方式完全相同，所以，PNG图片数据的解压和jar文件的解压可以使用相同的代码。（其实这也就是为什么J2ME能很好的支持PNG图像的原因：））
- 滤波器方法：尽管在PNG的白皮书中仅定义了方法0，然而所有的5种方法都被支持！
- 隔行扫描：虽然MIDP支持0、1两种方式，然而，当使用隔行扫描时，MIDP却不会真正的使用隔行扫描方式来显示。
- PLTE chunk：支持
- IDAT chunk：图像信息必须使用5种过滤方式中的方式0 (None, Sub, 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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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：
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
详见: http://wenku.baidu.com => PNG图像文件介绍