PNG文件解读(1):PNG/APNG格式的前世今生

PNG格式的前世今生

png是一种无损压缩的位图片形格式，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使用从LZ77派生的无损数据压缩算法——LZW专利(Lempel-Ziv-Welch)压缩算法专利由Unisys持有，Unisys限制了GIF用在自由软件上的使用，也因此才有PNG格式的诞生。

GIF专利所人厂商Unisys是在1994年12月宣布开始课征GIF专利的版权税，在94年宣布之前，此一专利从1985年通过后并没有真正强制实施过。对于Adobe这类软件大厂而言，缴交授权金来使用GIF专利并没有任何问题，但对于提供免费软件的开发人员而言，此一收费条件却形成了限制。

原本设计PNG格式的动机就是因应市场的急迫性，W3C组织的Liley表示。原本大家都使用GIF的，但突然间我们不能继续使用了，于是市场就希望推出其它替代格式。

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。PNG 32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

PNG的优势

对于PNG这种图像存储格式，它有两个特点：无损压缩和支持透明效果。

由于PNG文件采用LZ77算法的派生算法进行压缩，其结果是获得高的压缩比，不损失数据。它利用特殊的编码方法标记重复出现的数据，因而对图像的颜色没有影响，也不可能产生颜色的损失，这样就可以重复保存而不降低图像质量。
PNG可以为原图像定义256个透明层次，使得彩色图像的边缘能与任何背景平滑地融合，从而彻底地消除锯齿边缘。这种功能是GIF和JPEG没有的。

PNG发展历史

1995年早期，Unisys公司根据它在GIF格式中使用的LZW数据压缩算法的软件专利开始商业收费，为避免专利影响，用于表现单张图像的PNG、用于表现动画的MNG(Multiple-image Network Graphics/多图像网络图形)图形文件格式被同时创建出来。

1996年6月提出PNF（Portable Network Frame）草案，当年8月改名为MNG（Multiple-image Network Graphics）。

1996年7月1日，PNG的1.0版本规范发布，后来被称为RFC 2083标准，并在1996年10月1日成为W3C建议。

1999年8月，Unisys公司进一步中止了对自由软件和非商用软件开发者的GIF专利免费许可，从而使PNG格式获得了更多的关注——各个都不想出这个专利费，如同MP3与OGG

1998年12月31日发布PNG的1.1版本，小幅修改并增加了三个新的数据块定义

1999年8月11日发布PNG的1.2版本，增加了另外一个数据块

2001 年 1 月 31 日发布 MNG 规范 1.0 版本，MNG 是出自 PNG 开发组之手，但由于结构复杂的 MNG 程序库，使用过程会占用大量的资源，早期只有较少的浏览器支持，Chrome、IE、Opera、Safari 则从未支持过。Chrome 和 Opera 都在推广自家的 WebP

2003年11月10，PNG现行版本的国际标准（ISO/IEC 15948:2003）发布，并作为作为W3C建议发布,与PNG1.2版仅有细微差别。

2004年末，PNG的动画扩展——APNG，被提出来——由 Mozilla 公司两位 Mozilla 程序员 Stuart Parmenter 和 Vladimir Vukićević 共同设计出 APNG。这是一个相对于MNG更简单的动画实现方案，不识别APNG格式的PNG解码器至少能够正常回放第一幅普通PNG画面。但是APNG，始终是个悲剧，即使Mozilla 社区，在2007年前也是拒绝认这个苦命娃。

2007 年 3 月 23 日，Mozilla 后知后觉，在 Mozilla Firefox 3.0 中首次支持 APNG 格式。

2007 年 4 月 20 日，Mozilla 希望 APNG 能成为官方标准，因此 PNG 组织发起投票，最终以8：10的票数否决了 APNG 进了官方标准，因为 PNG 组织决心继续推广 MNG，但这不并影响 Mozilla 继续支持 APNG。

PNG vsJPEG2000 vsGIF

早期网络图片格式选择不多，GIF 几乎是唯一选择（GIF - 1987、JPEG - 1992、PNG - 1996、APNG - 2004、WebP - 2010）

PNG个人觉得就是GIF的免专利费的加强版。有人曾预言，2003年6月20日，网络上最受欢迎的图档格式之一GIF专利将过期，PNG格式正寝时将寿终正寝—— 那是因为万恶的IE对PNG的半吊子支持。IE6、7死去后，PNG不是越来越好？

——想使用PNG的半透明功能，但2003年IE浏览器占了90%市场，多数人从IE上看到的结果是相当丑陋的。

JPEG2002作为JPEG的升级版，同时支持有损压缩和无损压缩。但是透明格式还是PNG占据主流。

其实早期的浏览器不支持PNG图像；JPEG和GIF是主流图像格式。由于GIF的颜色深度限制，网页中的有颜色过渡的图像都是使用JPEG。不管怎样，JPEG压缩都会导致图像的轻微模糊。而PNG可以做到在相应颜色深度下的尽可能精确，同时保持图像文件不大。PNG已经渐渐成为一种对于小的梯度图像的较好的选择，众多浏览器都已经对PNG有了很好的支持

PNG规范中不包含嵌入式EXIF（可交换图像文件格式）图像数据的标准，比如数码像机拍得的图像。而TIFF，JPEG 2000, DNG都支持EXIF。

之前写过《JPEG/Exif/TIFF格式解读(1):JEPG图片压缩与存储原理分析》，感兴趣可以点点。

参考文章：

GIF专利失效时 PNG格式正寝时？ www.blueidea.com/news/other/2003/1112.asp

APNG 那些事 https://aotu.io/notes/2016/11/07/apng/

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