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PNG文件结构分析之二(在手机上生成PNG文件)(转)

原创 Linux操作系统 作者:jcszjswkzhou 时间:2019-03-17 22:00:06 0 删除 编辑
面我们已经对PNG的存储格式有了了解,因此,生成PNG图片只需要按照以上的数据块写入文件即可。

(由于IHDR、PLTE的结构都非常简单,因此,这里我们只是重点讲一讲IDAT的生成方法,IHDR和PLTE的数据内容都沿用以上的数据内容)

问题确实是这样的,我们知道,对于大多数的图形文件来说,我们都可以将实际的图像内容映射为一个二维的颜色数组,对于上面的PNG文件,由于它用的是16色的调色板(实际是13色),因此,对于图片的映射可以如下:


(调色板对照图)

12 11 10 9 8 7 6 5
11 10 9 8 7 6 5 4
10 9 8 7 6 5 4 3
9 8 7 6 5 4 3 2
8 7 6 5 4 3 2 1
7 6 5 4 3 2 1 0
6 5 4 3 2 1 0 0
5 4 3 2 1 0 0 0

PNG Spec中指出,如果PNG文件不是采用隔行扫描方法存储的话,那么,数据是按照行(ScanLine)来存储的,为了区分第一行,PNG规定在每一行的前面加上0以示区分,因此,上面的图像映射应该如下:

0 12 11 10 9 8 7 6 5
0 11 10 9 8 7 6 5 4
0 10 9 8 7 6 5 4 3
0 9 8 7 6 5 4 3 2
0 8 7 6 5 4 3 2 1
0 7 6 5 4 3 2 1 0
0 6 5 4 3 2 1 0 0
0 5 4 3 2 1 0 0 0

另外,需要注意的是,由于PNG在存储图像时为了节省空间,因此每一行是按照位(Bit)来存储的,而并不是我们想象的字节(Byte),如果你没有忘记的话,我们的IHDR数据块中的色深就指明了这一点,所以,为了凑成PNG所需要的IDAT,我们的数据得改成如下:

0 203 169 135 101
0 186 152 118 84
0 169 135 101 67
0 152 118 84 50
0 135 101 67 33
0 118 84 50 16
0 101 67 33 0
0 84 50 16 0

最后,我们对这些数据进行LZ77压缩就可以得到IDAT的正确内容了。

然而,事情并不是这么简单,因为我们研究的是手机上的PNG,如果需要在手机上完成LZ77压缩工作,消耗的时间是可想而知的,因此,我们得再想办法加减少压缩时消耗的时间。

好在LZ77也提供了无压缩的压缩方法(奇怪吧?),因此,我们只需要简单的使用无压缩的方式写入数据就可以了,这样虽然浪费了空间,却换回了时间!

好了,让我们看一看怎么样凑成无压缩的LZ77压缩块:

字节
意义
0~2压缩信息,固定为0x78, 0xda, 0x1
3~6压缩块的LEN和NLEN信息
压缩的数据
最后4字节Adler32信息

其中的LEN是指数据的长度,占用两个字节,对于我们的图像来说,第一个Scan Line包含了5个字节(如第一行的0, 203, 169, 135, 101),所以LEN的值为5(字节/行) * 8(行) = 40(字节),生成字节为28 00(低字节在前),NLEN是LEN的补码,即NLEN = LEN ^ 0xFFFF,所以NLEN的为 D7 FF,Adler32信息为24 A7 0B A4(具体算法见源程序),因此,按照这样的顺序,我们生成IDAT数据块,最后,我们将IHDR、PLTE、IDAT和IEND数据块写入文件中,就可以得到PNG文件了,如图:


(选中的部分为生成的“压缩”数据)

至此,我们已经能够采用最快的时间将数组转换为PNG图片了。


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