便携式网络图形（PNG）规范（第三版）

所有 PNG 图像都包含单个静态图像。

某些 PNG 图像——称为动画 PNG (APNG)——还包含基于帧的动画序列，即动画图像。动画的第一帧可以是（但不一定是）静态图像。不支持动画的显示设备（如打印机）将显示静态图像，而不是动画序列。

静态图像以及动画图像的每一帧都对应一个参考图像，并作为PNG 图像进行存储。

本规范指定了 PNG 数据流，并对生成 PNG 数据流的 PNG 编码器、解释 PNG 数据流的 PNG 解码器，以及将一个 PNG 数据流转换为另一个的 PNG 编辑器提出了一些要求。它没有指定应用程序与 PNG 编码器、解码器或编辑器之间的接口。图像呈现给编码器或由解码器输出的具体形式未作规定。区分了四种图像。

源图像 (Source image)

源图像是呈现给 PNG 编码器的图像。

参考图像 (Reference image)

仅在概念上存在的参考图像是一个矩形像素阵列（像素也是矩形的），所有像素具有相同的宽度和高度，并包含相同数量的无符号整数采样，即三个（红、绿、蓝）或四个（红、绿、蓝、Alpha）。特定类型（红、绿、蓝或 Alpha）的所有采样的数组称为通道。每个通道的采样深度在 1 到 16 之间，这是通道中每个采样使用的位数。不同通道可能具有不同的采样深度。红、绿、蓝采样决定了像素颜色的红、绿、蓝分量的强度；如果它们全部为零，像素为黑色，如果它们全部达到最大值 (2^采样深度-1)，则像素为白色。Alpha 采样决定像素的不透明度，零表示完全透明，最大值表示完全不透明。在三通道参考图像中，所有像素完全不透明。（四通道参考图像也可以所有像素完全不透明；区别在于后者具有特定的 Alpha 采样深度，而前者没有。）每个水平像素行称为扫描线。像素在每条扫描线内从左到右排序，扫描线从上到下排序。每个参考图像都可以精确表示为 PNG 数据流，每个 PNG 数据流都可以转换为参考图像。PNG 编码器可以直接将源图像转换为 PNG 图像，但在概念上，它首先将源图像转换为参考图像，然后将参考图像转换为 PNG 图像。根据源图像的类型，从源图像到参考图像的转换可能会导致信息丢失。该转换不在本国际标准的范围内。然而，参考图像总是可以从 PNG 数据流中精确恢复。

PNG 图像 (PNG image)

PNG 图像是通过一系列转换从参考图像获得的：Alpha 分离、索引化、RGB 合并、Alpha 压缩和采样深度缩放。定义了五种 PNG 图像类型（见 6.1 颜色类型和值）。（如果 PNG 编码器直接将源图像转换为 PNG 图像，并且源图像格式已经类似于 PNG 图像格式，编码器可能能够避免进行某些转换。）尽管 PNG 图像中并未显式支持 1 到 16 位之间的所有采样深度，但参考图像每个通道中的有效位数可以被记录下来。PNG 图像中的所有通道具有相同的采样深度。PNG 编码器从 PNG 图像生成 PNG 数据流。PNG 解码器获取 PNG 数据流并重新创建 PNG 图像。

输出图像 (Delivered image)

输出图像是由解码 PNG 数据流后获得的 PNG 图像构建的。未为输出图像指定特定格式。查看器会向用户呈现尽可能接近原始源图像外观的图像。

这四种图像之间的关系如图 1 所示。

采样、通道、像素和采样深度之间的关系如图 2 所示。

颜色采样所在的 RGB 色彩空间可以通过以下四种方式之一指定：

1. 通过 CICP 图像格式信令元数据；
2. 通过 ICC 配置文件；
3. 当采样符合 sRGB 色彩空间时，明确指定色彩空间为 sRGB；
4. 通过指定伽马值以及图像中使用的红、绿、蓝原色和参考白点的 1931 CIE x,y 色度。

对于高端应用，前两种方法提供了最大的灵活性和控制力。第三种方法能够指示一种特定但极其常见的色彩空间。第四种方法在 ICC 配置文件被广泛采用之前就已标准化，它允许指定 RGB 数据的精确色度，以及要应用的伽马校正（见 C. 伽马和色度）。然而，色彩感知应用程序会倾向于前三种方法中的一种，而色彩无感知应用程序通常会忽略所有四种方法。

表 1 是提供色彩空间信息的数据块类型列表，每个数据块都关联有一个优先级数字。如果单个图像包含不止一种这些数据块类型，则优先级数字最小的数据块应优先，更高数字的数据块类型应被忽略。

伽马校正不应用于 Alpha 通道（如果存在）。Alpha 采样始终为全范围，表示完全不透明度的线性分数。

还可以提供母版制作元数据。

参考图像的转换产生五种 PNG 图像类型之一（见 图 6）：

带 Alpha 的真彩色

每个像素由四个采样组成：红、绿、蓝和Alpha。

带 Alpha 的灰度

每个像素由两个采样组成：一个灰度采样和一个Alpha采样。

真彩色

每个像素由三个采样三元组组成：红、绿、蓝。可选的 Alpha 通道可以指定为单个红、绿、蓝采样三元组：图像中红、绿、蓝采样与 Alpha 通道的红、绿、蓝采样相同的像素是完全透明的；其他像素是完全不透明的。如果没有 Alpha 通道，所有像素都是完全不透明的。

灰度

每个像素由单个灰度采样组成，代表整体亮度（从黑到白的量表）。可选的 Alpha 通道可以指定为单个灰度采样：图像中灰度采样与 Alpha 通道的灰度采样相同的像素是完全透明的；其他像素是完全不透明的。如果没有 Alpha 通道，所有像素都是完全不透明的。

索引色

每个像素由指向调色板（以及关联的 Alpha 值表，如果存在）的索引组成。

每个像素的格式取决于 PNG 图像类型和位深。对于除索引色以外的 PNG 图像类型，位深指定每个采样的位数，而不是每个像素的总位数。对于索引色图像，位深指定每个调色板索引的位数，而不是调色板或 Alpha 表中颜色的采样深度。像素内的采样顺序如下（取决于 PNG 图像类型）：

1. 带 Alpha 的真彩色：红、绿、蓝、Alpha。
2. 带 Alpha 的灰度：灰度、Alpha。
3. 真彩色：红、绿、蓝。
4. 灰度：灰度。
5. 索引色：调色板索引。

辅助信息可能与图像关联。解码器可以忽略全部或部分辅助信息。所提供的辅助信息类型在 表 2 中描述。

PNG 数据流中的错误可分为两类：

1. 传输错误或计算机文件系统损坏，往往会损坏大部分或全部数据流；
2. 语法错误，表现为数据块中的无效值，或缺失或错位的数据块。语法错误不仅可能由编码错误引起，还可能由使用注册或私有值引起，如果这些值对解码器来说是未知的。

PNG 解码器应尽早检测错误，尽可能从错误中恢复，否则应优雅地失败。错误处理理念在 13.1 错误处理 中有详细描述。

PNG 数据流 由一个 PNG 签名及其后的一系列数据块组成。它是编码 PNG 图像 的结果。

PNG 数据流的前八个字节始终包含以下十六进制值

89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A

此签名表明数据流的其余部分包含单个 PNG 图像，该图像由一系列数据块组成，以 IHDR 块开头，以 IEND 块结尾。

此签名将 PNG 数据流与其他类型的 数据流 区分开来，并允许及早发现某些传输错误。

每个 数据块 (chunk) 由三个或四个字段组成（参见 图 10）。字段的含义在 表 5 中进行了描述。数据块的数据字段可以为空。

数据块数据长度可以是最大值以内的任意字节数；因此，实现者不能假设数据块在大于字节的任何边界上对齐。

选择块类型时，将其字节解释为 ISO 646 字母 [ISO646] 时具有意义。分配块类型是为了即使在未识别类型的情况下，解码器也能确定数据块的某些属性。这些规则通过允许 PNG 解码器在遇到未知数据块时决定如何处理，实现了 PNG 格式的安全、灵活扩展。

只有在解码器无法识别数据块类型时，命名规则通常才具有相关性，详见 13. PNG 解码器和查看器。

块类型的四位属性位，即每个字节的第 5 位（值 32），用于传达数据块属性。此选择意味着人类可以根据块类型每个字节对应的字母是大写（第 5 位为 0）还是小写（第 5 位为 1）来读取分配的属性。

属性位是块类型的固有部分，因此对于任何块类型都是固定的。因此，CHNK 和 cHNk 将是互不相关的块类型，而不是具有不同属性的相同数据块。

属性位的语义定义在 表 6 中。

假设的块类型 "cHNk" 具有以下属性位

cHNk  <-- 32 bit chunk type represented in text form
||||
|||+- Safe-to-copy bit is 1 (lower case letter; bit 5 is 1)
||+-- Reserved bit is 0     (upper case letter; bit 5 is 0)
|+--- Private bit is 0      (upper case letter; bit 5 is 0)
+---- Ancillary bit is 1    (lower case letter; bit 5 is 1)

因此，该名称表示一个辅助、公共、可安全复制的数据块。

CRC 字段是使用带预调节和后调节的标准 CRC 方法计算的，如 [ISO-3309] 和 [ITU-T-V.42] 所定义。所采用的 CRC 多项式（与 GZIP 文件格式规范 [RFC1952] 中使用的相同）为

x³² + x²⁶ + x²³ + x²² + x¹⁶ + x¹² + x¹¹ + x¹⁰ + x⁸ + x⁷ + x⁵ + x⁴ + x² + x + 1

在 PNG 中，32 位 CRC 初始化为全 1，然后从最低有效位 (1) 到最高有效位 (128) 处理每个字节的数据。所有数据字节处理完毕后，CRC 将被取反（取其按位反码）。该值以 MSB 优先的顺序传输（存储在数据流中）。为了区分字节和排序，32 位 CRC 的最低有效位被定义为 x31 项的系数。

CRC 的实际计算通常采用预计算表来加速计算。参见 D. CRC 实现示例。

关于各个数据块定位的约束列在 表 7 中，并以图表形式说明：静态图像参见 图 11 和 图 12；静态图像构成第一帧的动画图像参见 图 13 和 图 14；静态图像不是动画一部分的动画图像参见 图 15 和 图 16。这些网格图表示本规范施加的定位约束。图中的线条定义了偏序关系。较高的块应出现在较低的块之前。在水平对齐并位于其他两个块类型（高于和低于水平对齐的块）之间的块，可以在它们所连接的两个较高和较低块类型之间的任何顺序中出现。与块类型相关的上标定义在 表 8 中。它指示该数据块是强制性的、可选的，还是可以出现多次。两个块类型之间的垂直条表示替代选项。

以下字段中大于或等于 128 的值是 私有字段值

• 位深度
• 颜色类型
• 压缩方法
• 交错方法
• 过滤方法

这些 私有字段值 既未在本规范中定义，也未保留。

私有字段值 可以 (MAY) 用于实验性或私有语义。

私有字段值 不应该 (SHOULD NOT) 出现在公开可用的软件或数据流中，因为它们可能导致 PNG 解码器无法读取数据流，详情请见 13. PNG 解码器和查看器。

正如 4.5 PNG 图像 中所解释的，有五种类型的 PNG 图像。对应于每种类型的是一个 颜色类型 (color type)，它是以下值的总和：1（使用调色板）、2（使用 真彩色 (truecolor)）和 4（使用 Alpha 通道）。灰度 (greyscale) 和 真彩色 图像可以具有显式的 Alpha 通道。PNG 图像类型及相应的 颜色类型 列在 表 9 中。

每种 PNG 图像类型允许的位深度和采样深度列在 图像头 中。

如果指示了传递曲线（由 gAMA、sRGB、iCCP）或 cICP，则灰度样本表示亮度；否则表示与设备相关的灰度。如果指示了色彩空间（由 gAMA 和 cHRM、sRGB、iCCP 或 cICP），则 RGB 样本表示校准后的颜色信息；否则表示未经校准的、与设备相关的颜色。

样本值不一定与光强度成比例；gAMA 数据块指定了样本值与显示输出强度之间的关系。强烈建议查看器进行适当补偿。参见 4.3 色彩空间、13.13 解码器 Gamma 处理 和 C. Gamma 和色度。

在 PNG 数据流中，透明度可以通过四种方式之一表示，具体取决于 PNG 图像类型（参见 4.4.1 Alpha 分离 和 4.4.4 Alpha 压缩）。

1. 带 Alpha 通道的真彩色、带 Alpha 通道的灰度：Alpha 通道是图像数组的一部分。
2. 真彩色、灰度：tRNS 数据块包含单个像素值，用于区分完全透明的像素和完全不透明的像素。
3. 索引色：tRNS 数据块包含 Alpha 表，该表将 Alpha 样本与每个调色板条目关联起来。
4. 真彩色、灰度、索引色：不存在 tRNS 数据块，且所有像素均为完全不透明。

图像数组中包含的 Alpha 通道具有 8 位或 16 位样本，与其它样本大小相同。每个像素的 Alpha 样本存储在像素的灰度或 RGB 样本之后。Alpha 值为零表示完全透明，值为 2^采样深度 - 1 表示完全不透明。中间值表示部分透明的像素，这些像素可以与背景图像进行 合成 (composited)，以产生最终图像。

像素中的颜色值不会预先乘以分配给该像素的 Alpha 值。此规则有时被称为“非关联”或“非预乘”Alpha。（另一种常见的技术是存储乘以 Alpha 值后的样本值；实际上，这样的图像已经在黑色背景上进行了 合成。PNG 不使用预乘 Alpha。因此，图像编辑器可以获取一个 PNG 图像并轻松更改其透明度。）参见 12.3 Alpha 通道创建 和 13.16 Alpha 通道处理。

所有需要多于一个字节的整数都应采用 网络字节序（如图 图 17 所示）：最高有效字节在前，然后是按重要性递减顺序排列的较低有效字节（双字节整数为 MSB LSB，四字节整数为 MSB B2 B1 LSB）。一个字节的最高位（值 128）编号为位 7；最低位（值 1）编号为位 0。除非另有说明，否则数值为无符号。明确标为有符号的值采用补码表示法。

PNG 四字节无符号整数限制在 0 到 2³¹-1 的范围内，以适应对无符号四字节值处理有困难的编程语言。

PNG 图像（或通道，参见 8. 隔行扫描和通道提取）是一个矩形像素数组，像素在每行扫描线中从左到右排列，扫描线从上到下排列。每个像素的大小由每像素位数决定。

扫描线内的像素始终打包成字节序列，像素之间没有浪费的位。扫描线始终从字节边界开始。允许的位深度和 颜色类型 受到限制，以便在所有情况下打包都简单高效。

在 颜色类型 0（灰度）的 PNG 图像中，每个像素是一个单一采样，其精度可能小于一个字节（1、2 或 4 位）。这些采样被打包到字节中，其中最左侧的采样位于字节的高位，后面是扫描线的其余采样。

在 颜色类型 3（索引色）的 PNG 图像中，每个像素是一个单一调色板索引。这些索引以与 颜色类型 0 的采样相同的方式打包到字节中。

当每个字节有多个像素时，扫描线最后一个字节的一些低位可能不会被使用。这些未使用位的内容未指定。

非 索引色 的 PNG 图像可能具有位深度为 16 的采样值。此类采样值采用 网络字节序（MSB 优先，LSB 第二）。PNG 仅允许在 8 位和 16 位采样中使用多采样像素，因此单个像素的多个采样永远不会被打包到一个字节中。

过滤方法 (filter method) 是一种应用于 扫描线 数组的变换，旨在提高其可压缩性。

PNG 标准化了一种 过滤方法 和几种可用于准备 图像数据 以进行压缩的过滤器类型。它将字节序列变换为等长的字节序列，并在前面加上一个过滤器类型字节（参见 图 18 中的示例）。

编码器应仅对隔行扫描的 PNG 图像使用单一的 过滤方法，但可以对缩减图像中的每一行扫描线使用不同的过滤器类型。智能编码器可以在不同的扫描线之间切换过滤器。选择采用哪种过滤器的方法留给编码器决定。

过滤器类型字节不被视为 图像数据 的一部分，但它被包含在发送到压缩步骤的数据流中。参见 9. 过滤。

本国际标准定义了两种隔行扫描方法，即方法 0 和方法 1。其他隔行扫描方法的值保留以用于未来的标准化。

使用方法 0（空方法），像素从左到右依次提取，扫描线从上到下依次提取。隔行扫描的 PNG 图像是单一的缩减图像。

方法 1，称为 Adam7，定义了图像的七个不同通道。每个通道传输参考图像中像素的子集。每个像素传输所在的通道（从 1 到 7 编号）定义为在整个图像上复制以下 8x8 模式，从左上角开始

1 6 4 6 2 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7
3 6 4 6 3 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7

图 4.8 显示了方法 1 的七个通道。在每个通道内，所选像素在扫描线内从左到右传输，所选扫描线从上到下依次传输。例如，通道 2 包含扫描线 0、8、16 等的像素 4、12、20 等（其中扫描线 0，像素 0 是左上角）。最后一个通道包含所有扫描线 1、3、5 等。传输顺序的定义使得在通道中传输的所有扫描线将具有相同数量的像素；这对于正确应用某些过滤器是必要的。隔行扫描的 PNG 图像由七个缩减图像的序列组成。例如，如果 PNG 图像为 16x16 像素，则第三个通道将是包含两行扫描线的缩减图像，每行包含四个像素（参见 图 4.8）。

未完全填满整数个字节的扫描线按 7.2 扫描线 中的定义进行填充。

过滤通过提高压缩率来转换 PNG 图像。整个过程描述在 图 7 中，而序列化和过滤扫描线的具体细节显示在 图 18 中。

PNG 允许多种 过滤方法。隔行扫描图像中的所有缩减图像都应使用单一的 过滤方法。本规范仅定义了 过滤方法 0。其他 过滤方法 保留用于未来标准化。过滤方法 0 提供了一组五种过滤器类型，每个缩减图像中的各个扫描线可以使用不同的过滤器类型。

PNG 对应用于隔行扫描 PNG 图像的过滤器类型没有额外限制。然而，过滤器类型在所有类型的数据上效果并不相同。参见 12.7 过滤器选择。

过滤将扫描线中的字节序列转换为等长的字节序列，并在前面加上过滤器类型。过滤器类型字节仅与非空扫描线相关联。在空通道中不存在过滤器类型字节。参见 13.10 隔行扫描和渐进式显示。

无论图像的位深度或 颜色类型 如何，过滤器都应用于字节而不是像素。过滤器对表示为 7.2 扫描线 中所述的扫描线形成的字节序列进行操作。如果图像包含 Alpha 通道，则 Alpha 数据以与 图像数据 相同的方式进行过滤。

过滤器可以使用以下字节的原始值来生成新的字节值

图 19 显示了字节 x、a、b 和 c 的相对位置。

过滤方法 0 定义了五种基本过滤器类型，列于 表 11。Orig(y) 表示字节 y 的原始（未过滤）值。Filt(y) 表示应用过滤器类型后的值。Recon(y) 表示应用相应的重构函数后的值。Paeth 过滤器类型 PaethPredictor [Paeth] 定义如下。

过滤方法 0 精确指定了这五种过滤器类型，不得扩展。这确保了解码器无需解压缩数据即可确定它是否包含不受支持的过滤器类型：只需检查 11.2.1 IHDR 图像头 中的 过滤方法 即可。

对于所有过滤器，扫描线中第一个像素“左侧”的字节应视为零。对于引用前一条扫描线的过滤器，整个前一条扫描线以及前一条扫描线中第一个像素“左侧”的字节应被视为缩减图像第一条扫描线的零。

要撤消过滤器的效果，需要前一条扫描线上相同位置像素、当前像素正上方像素以及正上方像素左侧像素的解码值。

使用模 256 无符号算术，以便输入和输出都适合字节。无论位深度如何，过滤器都应用于每个字节。Filt 值序列作为过滤后的扫描线传输。

和 Orig(a) + Orig(b) 应在不溢出的情况下执行（至少使用九位算术）。floor() 表示如果除法有余数，结果向下取整到下一个整数；换句话说，它是整数除法或右移操作。

Paeth 过滤器类型计算三个相邻像素（左、上、左上）的简单线性函数，然后选择最接近计算值的相邻像素作为预测值。本规范中使用的算法是 Alan W. Paeth [Paeth] 技术的一种改编。

PaethPredictor 函数定义在下面的代码中。该函数的逻辑以及字节 a、b、c 和 x 的位置显示在 图 20 中。Pr 是字节 x 的预测值。

p = a + b - c
pa = abs(p - a)
pb = abs(p - b)
pc = abs(p - c)
if pa <= pb and pa <= pc then Pr = a
else if pb <= pc then Pr = b
else Pr = c
return Pr

PaethPredictor 函数内的计算应准确执行，且不得溢出。

执行比较的顺序至关重要，不得更改。该函数试图确定图像梯度在三个方向（垂直、水平或对角线）中的哪一个方向上最小。

编码器和解码器使用完全相同的 PaethPredictor 函数。

本国际标准仅定义了 PNG 压缩方法 0。其他压缩方法的值保留用于未来的标准化。PNG 压缩方法 0 是带有滑动窗口（它是 deflate 流中出现的距离的上限）的 deflate 压缩，最大为 32768 字节。Deflate 压缩源自 LZ77。

PNG 内的 Deflate 压缩数据流存储在 zlib 格式中，其结构为

zlib 指定于 [rfc1950]。

对于 PNG 压缩方法 0，zlib 压缩方法/标志代码应指定方法代码 8（deflate 压缩）和不超过 32768 字节的 LZ77 窗口大小。zlib 压缩方法编号与 IHDR 块中的 PNG 压缩方法编号不同。附加标志不得指定预设字典。

如果要压缩的数据包含 16384 字节或更少，PNG 编码器可以通过向上取整到 2 的幂（最小 256）来设置窗口大小。这减少了编码和解码所需的内存，而不会对压缩比产生负面影响。

zlib 数据流中的压缩数据存储为一系列块，每个块可以表示原始（未压缩）数据、使用固定 Huffman 编码的 LZ77 压缩数据，或使用自定义 Huffman 编码的 LZ77 压缩数据。最后一个块中的标记位将其标识为最后一个块，允许解码器识别压缩数据流的结束。关于压缩算法和编码的更多详细信息在 deflate 规范 [rfc1951] 中给出。

存储在 zlib 数据流末尾的校验值是根据数据流表示的未压缩数据计算得出的。用于计算此值的算法与用于 PNG 数据块 CRC 字段值的 CRC 计算不同。zlib 校验值主要用作交叉检查，以验证 deflate 算法实现是否正确。验证各个 PNG 数据块的 CRC 提供了 PNG 数据流未受损传输的置信度。

过滤后的扫描线序列被压缩，生成的压缩数据流被拆分为 IDAT 数据块。所有 IDAT 数据块内容的串联构成了 zlib 数据流。此数据流解压缩后得到过滤后的 图像数据。

重要的是要强调，IDAT 数据块之间的边界是任意的，可以出现在 zlib 数据流中的任何位置。IDAT 数据块边界与 deflate 块边界或 zlib 数据或任何其他特征之间不一定存在相关性。例如，完全可能出现最终的 zlib 校验值被拆分在 IDAT 数据块之间的情况。

同样，图像数据 的结构（即扫描线边界）与 deflate 块边界或 IDAT 数据块边界之间没有必需的相关性。完整的过滤后 PNG 图像由一个存储在多个 IDAT 数据块中的单一 zlib 数据流表示。

PNG 还在 iTXt、iCCP 和 zTXt 数据块中使用压缩方法 0。与 图像数据 不同，此类数据流不会跨越数据块拆分；每个此类数据块包含一个独立的 zlib 数据流（参见 10.1 压缩方法 0）。

本条款定义了本规范中使用的数据块。

有关 伽马 问题的简要介绍，请参见 C. 伽马和色度。

具备完全色彩管理能力的 PNG 编码器将执行比此处描述的更复杂的计算，并可能选择使用 iCCP 数据块。如果已知图像采样符合 sRGB 规范 [SRGB]，强烈鼓励编码器写入 sRGB 数据块，而不进行额外的 伽马 处理。在这两种情况下，建议生成一个适当的 gAMA 数据块，供不识别 iCCP 或 sRGB 数据块的 PNG 解码器使用。

PNG 编码器必须确定：

1. 在 gAMA 数据块中写入什么值；
2. 如何将提供的图像采样转换为要写入 PNG 数据流的值。

写入 gAMA 数据块的值是导致 PNG 解码器以预期方式表现的值。参见 13.13 解码器伽马处理。

要应用的转换取决于图像采样的性质及其精度。如果采样以浮点数或高精度整数形式（可能来自计算机图形渲染器）表示光强度，则编码器可能在将数据量化为整数值以包含在 PNG 数据流中之前执行 伽马编码（应用指数小于 1 的幂函数）。这会导致在给定的采样深度下产生更少的条带伪影，或者在保持相同的视觉质量的同时允许更小的采样。以 0 到 1 之间的浮点值表示的强度级别可以通过以下公式转换为数据流图像采样：

integer_sample = floor((2sampledepth-1) * intensityencoding_exponent + 0.5)

如果公式中的强度是预期的输出强度，则编码指数就是 gAMA 数据块中要使用的 伽马值。

如果 PNG 编码器可用的强度是原始场景强度，则可能需要进行另一次转换。有时要求显示的图像比原始源图像具有更高的对比度。这对应于从原始场景到显示输出的端到端 传递函数，其指数大于 1。在这种情况下：

gamma = encoding_exponent/end_to_end_exponent

如果不知道原始图像拍摄或计算的条件是否需要这种对比度变化，可以假定显示强度与原始场景强度成正比，即端到端指数为 1，因此：

gamma = encoding_exponent

如果图像仅写入数据流，编码器可以自由选择编码指数。选择导致 gAMA 数据块中的 伽马值为 1/2.2 的值通常是一个合理的选择，因为它最大限度地减少了在典型视频监视器上显示的 PNG 解码器的工作。

一些图像渲染器可能同时将图像写入 PNG 数据流并将其显示在屏幕上。显示的像素应针对所使用的显示系统和观看条件进行 伽马 校正，以便用户看到预期场景的正确表示。

如果渲染器想要将显示的采样值写入 PNG 数据流，避免对数据流进行单独的 伽马编码步骤，渲染器应通过幂函数近似显示系统的 传递函数，并将指数的倒数写入 gAMA 数据块。这将允许 PNG 解码器再现源创建者在渲染时屏幕上显示的内容。

然而，渲染器计算适合显示设备的显示像素，并为数据存储和传输执行单独的 伽马编码，并安排 gAMA 数据块中具有更适合图像未来用途的值，这同样是合理的。

计算机图形渲染器通常不执行 伽马编码，而是使采样值直接与场景光强度成正比。如果 PNG 编码器接收到已经量化为整数值的采样值，则对其进行 伽马编码毫无意义；那只会导致进一步的信息丢失。编码器应直接将采样值写入 PNG 数据流。这并不意味着 gAMA 数据块应包含 1.0 的 伽马值，因为从场景强度到显示输出强度的预期端到端 传递函数并不一定是线性的。然而，预期的 伽马值可能离 1.0 不远。它可能取决于正在渲染的场景是日光场景还是室内场景等。

当采样值直接来自硬件时，原则上可以从硬件的 传递函数 和场景的照明条件推断出正确的 gAMA 值。在视频数字化仪（“图像采集卡”）的情况下，采样可能在 sRGB 色彩空间中，因为 sRGB 规范旨在与现代视频标准兼容。图像扫描仪的可预测性较差。它们的输出采样可能与输入光强度成正比，因为 CCD 传感器本身是线性的；或者扫描仪硬件可能已经应用了旨在补偿后续打印中点增益的幂函数（指数约为 0.57）；或者扫描仪可能已经针对显示器上的显示对采样进行了校正。可能需要参考扫描仪手册或扫描校准目标以确定特定扫描仪的特征。应该记住，伽马 将采样与预期的显示输出联系起来，而不是与扫描仪输入联系起来。

数据流格式转换器通常不应尝试将提供的图像转换为不同的 伽马。数据应在不进行转换的情况下存储在 PNG 数据流中，并且应尽可能从源数据流中的信息推导出 伽马值。在数据流转换时改变 伽马 会导致所表示的强度级别集重新量化，从而引入额外的舍入误差，且收益甚微。直接从输入文件复制采样值到输出文件几乎总是更好的做法。

如果源数据流描述了图像的 伽马 特征，强烈鼓励数据流转换器写入 gAMA 数据块。某些数据流格式指定了显示指数（将图像采样映射到显示输出的函数指数，而不是相反方向）。如果源文件的 伽马值大于 1.0，它很可能是显示指数，则应使用此值的倒数作为 PNG 伽马值。如果源文件格式记录了图像采样与除显示输出以外的量之间的关系，那么推导 PNG 伽马值将比这更复杂。

如果 PNG 编码器或数据流转换器知道图像已经使用其 传递函数 可以通过指数为 display_exponent 的幂函数近似的显示系统令人满意地显示，则该图像可以被标记为具有 伽马值：

gamma = 1/display_exponent

写入具有近似正确值的 gAMA 数据块，要比省略该数据块并强制 PNG 解码器猜测近似 伽马值更好。如果 PNG 编码器无法推断 伽马值，最好省略 gAMA 数据块。如果必须进行猜测，则应留给 PNG 解码器来完成。

伽马 不适用于 Alpha 采样；Alpha 总是以线性方式表示。

参见 13.13 解码器伽马处理。

有关颜色问题的参考，请参见 C. 伽马和色度。

具备完全色彩管理能力的 PNG 编码器将执行比此处描述的更复杂的计算，并可能选择使用 iCCP 数据块。如果已知图像采样符合 sRGB 规范 [SRGB]，强烈鼓励 PNG 编码器使用 sRGB 数据块。

如果编码器能够确定源显示器原色的色度，或者基于图像来源或运行它的硬件做出强有力的猜测，则强烈鼓励编码器输出 cHRM 数据块。如果这样做，也应写入 gAMA 数据块；如果缺少 gAMA 数据块，解码器无法对 cHRM 数据块做太多处理。

有许多关于原色和白点的建议和标准，其中一些与特定技术相关，例如 CCIR 709 标准 [ITU-R-BT.709] 和 SMPTE-C 标准 [SMPTE-170M]。

需要考虑三种情况：

1. 编码器是生成系统的一部分；
2. 源图像由相机或扫描仪捕获；
3. PNG 数据流是通过从其他某种格式转换而生成的。

对于手绘或数字编辑的图像，必须确定在制作时是在什么显示器上观看的。许多图像编辑程序允许指定所使用的显示器类型。这通常是因为它们在内部使用某种与设备无关的空间进行工作。这些程序有足够的信息来编写有效的 cHRM 和 gAMA 数据块，并强烈建议自动执行此操作。

如果编码器是作为执行全光谱渲染的计算机图像渲染器的一部分进行编译的，则应将用于从内部与设备无关的色彩空间转换为 RGB 的显示器值写入 cHRM 数据块。任何超出所选 RGB 设备色域的颜色都应映射到色域内；PNG 不存储超出色域的颜色。

如果计算机图像渲染器直接在与设备相关的 RGB 空间中进行计算，则不应写入 cHRM 数据块，除非场景描述和渲染参数已针对特定显示器进行了调整。在这种情况下，应使用该显示器的数据来构建 cHRM 数据块。

少数图像格式存储校准信息，这些信息可用于填充 cHRM 数据块。例如，TIFF 6.0 文件 [TIFF-6.0] 可以选择性地存储校准信息，如果存在该信息，则应将其用于构建 cHRM 数据块。

由近期视频设备创建的视频可能使用 CCIR 709 原色和 D65 白点 [ITU-R-BT.709]，这些数据在 表 29 中给出。

一种较旧但仍然非常流行的视频标准是 SMPTE-C [SMPTE-170M]，在 表 30 中给出。

不建议数据流格式转换器尝试将提供的图像转换为不同的 RGB 色彩空间。数据应在不进行转换的情况下存储在 PNG 数据流中，如果已知源原色色度，则应将其记录下来。由于色域不匹配和舍入误差，在数据流转换时进行色彩空间转换是不明智的。与 伽马 转换一样，最好以无损方式存储数据，并在最终显示图像时至多进行一次转换。

参见 13.14 解码器颜色处理。

Alpha 通道既可以看作是暂时隐藏图像透明部分的遮罩，也可以看作是构建非矩形图像的一种手段。在前一种情况下，应保留完全透明像素的颜色值以备将来使用。在后一种情况下，透明像素不携带任何有用数据，仅用于填充 PNG 所需的矩形图像区域。在这种情况下，为了获得最佳压缩效果，所有完全透明的像素都应分配相同的颜色值。

图像作者应牢记解码器可能不会完全支持透明度控制的可能性（参见 13.16 Alpha 通道处理）。因此，在可行的情况下，分配给透明像素的颜色应为合理的背景颜色。

对于不需要完整 Alpha 通道，或无法承担压缩效率损失的应用，还可以使用 tRNS 透明度数据块。

如果图像具有已知的背景颜色，则应将此颜色写入 bKGD 数据块。即使是忽略透明度的解码器，也可以使用 bKGD 颜色来填充未使用的屏幕区域。

如果原始图像具有预乘（也称为“关联”）Alpha 数据，则可以通过将每个采样值除以对应的 Alpha 值，然后乘以图像位深度的最大值，并舍入到最接近的整数，将其转换为 PNG 的非预乘格式。在有效的预乘数据中，采样值绝不会超过其对应的 Alpha 值，因此除法结果应始终在 0 到 1 的范围内。如果 Alpha 值为零，则输出黑色（零）。

当编码 PNG 中无法直接表示的采样深度的输入采样时，编码器应将采样向上缩放到 PNG 允许的采样深度。最精确的缩放方法是线性方程

output = floor((input * MAXOUTSAMPLE / MAXINSAMPLE) + 0.5)

其中输入采样的范围从 0 到 MAXINSAMPLE，输出范围从 0 到 MAXOUTSAMPLE（即 2^sampledepth-1）。

“左位复制”（left bit replication）是线性缩放方法的一种近似方法，它是将有效位移位到最高位开始，并将最高位重复填充到空位中。这种方法通常比线性缩放计算更快。

假设 5 位采样被缩放到 8 位。如果源采样值为 27（在 0-31 范围内），则原始位为

4 3 2 1 0
---------
1 1 0 1 1

左位复制给出的值为 222

7 6 5 4 3  2 1 0
----------------
1 1 0 1 1  1 1 0
|=======|  |===|
    |      Leftmost Bits Repeated to Fill Open Bits
    |
Original Bits

这与线性方程计算出的值相匹配。左位复制通常给出与线性缩放相同的值，且误差从不超过 1。

一种准确度明显较低的近似方法是简单地将输入值左移并用零填充低位。此方案无法精确重现白色，因为它不会生成全 1 的最大值；其净效果是使图像略微变暗。一般不建议使用此方法，但它确实具有提高压缩效果的作用，特别是在处理大于 8 位采样深度时。由于零填充缩放在高采样深度时引入的相对误差较小，一些编码器可能会选择使用它。但是，零填充不得用于 Alpha 通道数据，因为许多解码器会将全零和全一的 Alpha 值视为特殊情况。在缩放数据中精确表示这两个值非常重要。

当编码器写入 sBIT 数据块时，要求以存储采样的高位与原始数据匹配的方式进行缩放。也就是说，如果 sBIT 数据块指定了 S 的采样深度，则存储数据的最高 S 位必须与原始 S 位数据值一致。这允许解码器通过右移来恢复原始数据。增加的低位不受限制。上述所有缩放方法均符合此限制。

在向上缩放源 图像数据 时，建议一致地填充所有采样的低位；也就是说，相同的源值应在任何像素位置生成相同的采样值。这通过减少不同采样值的数量来提高压缩率。这不是强制性要求，一些编码器可能选择不遵循它。例如，编码器可能会对低位进行抖动处理，以提高显示的图像质量，但代价是增加文件大小。

在某些应用中，原始源数据的范围可能不是 2 的幂。线性缩放方程在这种情况下仍然有效，尽管移位方法不适用。建议不要为此类图像写入 sBIT 数据块，因为 sBIT 暗示原始数据范围恰好是 0..2^S-1。

建议调色板可以作为 sPLT 数据块出现在任何 PNG 数据流中，或者作为 PLTE 数据块出现在 真彩色 PNG 数据流中。无论哪种情况，建议调色板都不是 图像数据 的核心部分，但它可用于在索引色显示硬件上呈现图像。建议调色板对于在 真彩色 硬件上运行的查看器没有任何意义。

当使用 sPLT 数据块提供建议调色板时，建议编码器使用频率字段来指示调色板条目的相对重要性，而不是将它们全部留为零（表示未定义）。频率值最容易计算为“最近邻”计数，即如果不应用抖动，每个 RGBA 调色板条目的近似使用情况。（这些计数通常作为开发建议调色板的结果“免费”获得。）因为建议调色板包含透明度信息，所以应针对未合成的图像进行计算。

即使对于索引色图像，sPLT 也可用于为无法显示 PLTE 数据块中存在的所有颜色的查看器定义替代的简化调色板。如果 PLTE 数据块在 颜色类型 6 的图像中出现而没有 bKGD 数据块，则计算调色板的情况未指定。

一种在 真彩色 PNG 数据流中包含建议调色板的较旧方法是使用 PLTE 数据块。如果使用此方法，直方图（频率）应出现在单独的 hIST 数据块中。PLTE 数据块不包含透明度信息。因此，对于 颜色类型 6（带 Alpha 的真彩色）的图像，建议出现 bKGD 数据块，并且调色板和直方图应参照在指定背景颜色上合成后的图像进行计算。此定义对于确保为具有分数 Alpha 值的像素生成有用的调色板条目是必要的。生成的调色板可能仅对在相同背景颜色上呈现图像的查看器有用。建议 PNG 编辑器 如果更改或删除了 颜色类型 6 图像中的 bKGD 数据块，则删除或重新计算调色板。

对于 颜色类型 2（真彩色）的图像，建议 PLTE 和 hIST 数据块仅参照 RGB 数据计算，忽略任何透明颜色规范。如果数据流使用透明度（具有 tRNS 数据块），查看器可以轻松调整生成的调色板以用于其预期的背景颜色（参见 13.17 直方图和建议调色板的使用）。

为了提供建议调色板，sPLT 数据块在以下方面比 PLTE 数据块更灵活

1. 使用 sPLT 可以提供多个建议调色板。PNG 解码器可以根据名称或条目数量选择合适的调色板。
2. 在 颜色类型 6（带 Alpha 通道的真彩色）的 PNG 数据流中，PLTE 数据块表示已针对 bKGD 颜色合成的调色板，因此仅对在该背景颜色上显示有用。sPLT 数据块提供未合成的调色板，这对于在 PNG 解码器选择的背景上显示很有用。
3. 由于 sPLT 数据块是一个辅助数据块，PNG 编辑器 可以添加或修改建议调色板，而无需被迫丢弃未知的“不安全复制”数据块。
4. 尽管 sPLT 数据块允许用于 颜色类型 0、3 和 4（灰度 和 索引色）的 PNG 数据流中，但在这些情况下，PLTE 数据块不能用于提供简化调色板。
5. sPLT 数据块中可以出现超过 256 个条目。

使用 sPLT 数据块的 PNG 编码器也可以选择编写一个由 PLTE 和 hIST 数据块表示的建议调色板，以便与不识别 sPLT 数据块的解码器兼容。

本规范定义了两种隔行扫描方法，其中一种是不隔行扫描。隔行扫描为解码器渐进式显示图像提供了便利的基础，如 13.10 隔行扫描和渐进式显示 中所述。

对于 颜色类型 3（索引色）的图像，过滤类型 0（无）通常是最有效的。具有 256 色或更少颜色的彩色图像几乎总是应该以 索引色 格式存储；真彩色 格式可能会大得多。

对于位深度小于 8 的图像，也建议使用过滤类型 0。对于低位深度的灰度图像，在极少数情况下，先将图像扩展为 8 位表示，然后再应用过滤可能会获得更好的压缩效果。

对于 真彩色 和 灰度 图像，五种过滤器中的任何一种都可能是最有效的。如果编码器使用固定过滤器，Paeth 过滤器类型最有可能是最好的。

为了获得 真彩色 和 灰度 图像的最佳压缩效果，并且如果压缩效率重于压缩速度，推荐的方法是自适应过滤，即为每一行扫描线选择一种过滤器类型。每个独特的图像将具有一组对其表现最好的不同过滤器。编码器可以尝试每种过滤器组合以找到最适合特定图像的压缩方式。但是，当穷举搜索不可接受时，以下是一些可能表现良好的通用启发式方法：使用所有五种过滤器计算输出扫描线，并选择给出输出绝对值之和最小的过滤器。（在此测试中，将输出字节视为带符号的差值。）这种方法通常优于任何单一的固定过滤器类型选择。

根据这些建议进行的过滤在与本规范定义的两种隔行扫描方法结合使用时非常有效。

编码器可以根据需要将压缩数据流划分为 IDAT 数据块。（允许多个 IDAT 数据块，以便编码器可以在固定数量的内存中工作；通常数据块大小将对应于编码器的缓冲区大小。）每个 IDAT 数据块仅包含一个数据字节的 PNG 数据流是有效的，尽管非常浪费空间。（零长度 IDAT 数据块也是有效的，尽管更浪费。）

每个文本数据块必须提供一个非空的关键字。如果没有更好的文本描述，可以使用通用关键字“Comment”。如果使用用户提供的关键字，编码器应检查它是否符合关键字的限制。

iTXt 数据块使用 Unicode 的 UTF-8 编码，因此可以存储任何语言的文本。tEXt 和 zTXt 数据块使用 Latin-1 (ISO 8859-1) 字符编码，这限制了在这些数据块中可以使用的字符范围。编码器应优先使用 iTXt 而非 tEXt 和 zTXt 数据块，以便在不丢失数据的情况下允许更广泛的字符集。编码器在存储文本时，必须将使用本地 旧版字符编码 的字符转换为适当的编码。

创建 iTXt 数据块时，编码器应遵循 编码标准 中的 UTF-8 编码。

编码器应劝阻创建单行长度超过 79 个 Unicode 码点 的文本，以方便阅读。建议小于 1024 字节的文本项应使用未压缩的文本数据块输出。建议基础标题和作者关键字应使用未压缩的文本数据块输出。将大型文本数据块放置在 图像数据 之后（IDAT 数据块之后）可以在某些情况下加快图像显示，因为解码器会先解码 图像数据。建议小型文本数据块（例如图像标题）出现在 IDAT 数据块之前。

PNG 数据流中的错误分为两类：传输错误和语法错误（参见 4.10 错误处理）。

传输错误的示例包括以“文本”或“ascii”模式传输，其中字节代码 13 和/或 10 可能会在整个数据流中被添加、删除或转换；意外终止，其中数据流被截断；或者存储设备上的物理错误，其中一个或多个块（通常每个 512 字节）会有乱码或随机值。语法错误的一些示例包括行过滤器的无效值、无效的压缩方法、无效的数据块长度、索引图像中第一个 IDAT 数据块之前缺少 PLTE 数据块，或者存在多个 gAMA 数据块。PNG 解码器应按以下方式处理错误

1. 尽早使用 PNG 签名字节和每个数据块上的 CRC 检测错误。解码器应验证 PNG 签名的所有八个字节是否正确。如果接下来的八个字节以具有正确数据块长度的 IHDR 数据块开头，解码器可以对数据流的完整性有额外的信心。CRC 应在处理数据块数据之前进行检查。有时这不切实际，例如当流式 PNG 解码器正在处理大型 IDAT 数据块时。在这种情况下，应在到达数据块末尾时检查 CRC。
2. 如果可能，从错误中恢复；否则优雅地失败。对图像处理影响极小或没有影响的错误可以忽略，而那些影响关键数据的错误应以适合应用程序的方式处理。
3. 提供描述错误的有用消息，包括可恢复的错误。

三类 PNG 数据块与此哲学相关。出于此分类的目的，“未知数据块”是指其类型对解码器作者真正未知的数据块，或者作者选择将其视为未知的数据块，因为对该数据块类型的默认处理对于程序的目的来说已经足够。其他数据块称为“已知数据块”。基于此定义，三类数据块如下

1. 已知数据块，必然包括本规范中定义的所有关键数据块（IHDR、PLTE、IDAT、IEND）
2. 未知关键数据块（数据块类型第一个字节的第 5 位为 0）
3. 未知辅助数据块（数据块类型第一个字节的第 5 位为 1）

有关数据块命名约定的描述，请参见 5.4 数据块命名约定。

PNG 数据块类型被标记为“关键”或“辅助”，取决于这些数据块对于提取可查看图像是否至关重要（如 IHDR、PLTE 和 IDAT），还是对于理解数据流结构至关重要（如 IEND）。这是一种特定类型的关键性，并不一定与每个可设想的解码器相关。例如，其唯一目的是提取文本注释（例如版权信息）的程序不需要可查看的图像，但应该 正确解码 UTF-8。另一个解码器可能认为 tRNS 和 gAMA 数据块对其正常执行至关重要。

语法错误总是涉及已知数据块，因为未知数据块中的语法错误无法被检测到。PNG 解码器必须根据其要求和情况确定语法错误是致命的（不可恢复）还是非致命的。例如，大多数解码器可以忽略无效的 IEND 数据块；文本提取程序可以忽略 IDAT 的缺失；图像查看器无法从索引图像中的空 PLTE 数据块中恢复，但它可以忽略 真彩色 图像中无效的 PLTE 数据块；提取 Alpha 通道的程序可以忽略无效的 gAMA 数据块，但可能认为存在两个 tRNS 数据块是致命错误。除语法错误以外的异常情况应按以下方式处理

1. 遇到未知的辅助数据块绝不是错误。该数据块可以简单地被忽略。
2. 对于任何试图从数据流中提取图像的解码器，遇到未知关键数据块都是致命条件。忽略关键数据块的解码器无法知道它提取的图像是否是编码器预期的那个。
3. PNG 签名不匹配、CRC 不匹配或意外的流结束表示数据流已损坏，并可被视为致命错误。解码器可以尝试从数据流中挽救一些东西，但损坏的程度将是未知的。

当发生致命条件时，解码器应立即失败，在适当的情况下向用户发出错误信号，并可选择继续显示用户已经可见的任何 图像数据（即“优雅地失败”）。整个应用程序无需终止。

当发生非致命错误时，解码器应在适当的情况下向用户发出警告信号，从错误中恢复，并继续正常处理。

解码索引色 PNG 时，如果遇到超出范围的索引，解码器在处理此错误的方式上历来有所不同。将像素显示为不透明黑色是一种常见的错误恢复策略，现在本规范对此有要求。旧实现会有所不同，因此编码器不得依赖此行为。

不计算 CRC 的解码器应将明显的语法错误解释为损坏的迹象（另请参见 13.2 错误检查）。

压缩数据块（IDAT、zTXt、iTXt、iCCP）中的错误可能导致缓冲区溢出。deflate 解压缩器的实现者应防范这种可能性。

APNG 旨在允许在读取整个 数据流 之前增量显示帧。这意味着某些错误可能直到动画进行到一半时才会被检测到。强烈建议解码器在遇到任何错误时丢弃所有后续帧，停止动画，并恢复显示静态图像。在动画开始前检测到错误的解码器应显示静态图像。如果适当，可以向用户显示错误消息。

解码器应将乱序的 APNG 数据块视为错误。支持 APNG 的 PNG 编辑器 应使用序列号将它们恢复到正确的顺序。

PNG 错误处理哲学在 13.1 错误处理 中进行了描述。

未知数据块类型不应被视为错误，除非它是关键数据块。

通过查看所有四个字节是否在代码范围 41-5A 和 61-7A（十六进制）内，可以检查数据块类型的合理性；请注意，这仅对未识别的数据块类型进行即可。如果已知总数据流大小（来自文件系统信息、HTTP 协议等），也可以检查数据块长度的合理性。如果不检查 CRC，丢失/添加的数据字节或错误的数据块长度可能导致解码器失去同步，并将后续数据误解为数据块头。

对于已知长度的数据块（如 IHDR），解码器应将意外的数据块长度视为错误。本规范的未来扩展不会向现有数据块添加新字段；相反，将添加新的数据块类型来携带新信息。

应检查已知数据块字段中的意外值（例如 IHDR 数据块中的意外压缩方法）并将其视为错误。但是，建议仅在关键数据块中将意外字段值视为致命错误。辅助数据块中的意外值可以通过忽略整个数据块（就像它是一个未知数据块类型一样）来处理。（此建议假设数据块的 CRC 已被验证。在不检查 CRC 的解码器中，将任何意外值视为指示数据流已损坏更为安全。）

标准 PNG 图像应使用压缩方法 0 进行压缩。IHDR 数据块的压缩方法字段是为了可能的未来标准化或专有变体而提供的。解码器应检查此字节，如果它包含未识别的代码，则报告错误。有关详细信息，请参见 10. 压缩。

PNG 数据流由一系列显式类型的数据块组成。其内容由规范定义的数据块实际上可能包含任何内容，包括恶意代码。IEND 数据块之后也可能存在数据，这些数据可能包含任何内容，包括恶意代码。由于解码 PNG 图像，在接收者的计算机上执行此类恶意代码的风险尚未可知。然而，恶意应用程序可能会将此类代码隐藏在看起来无辜的图像文件中，然后执行它。

目前无法指定与未来数据块类型相关的可能安全风险。在定义未来的公共数据块时将考虑安全问题。与未知或未实现的数据块类型相关的附加安全风险是不存在的，因为此类数据块将被忽略，或者最多被复制到另一个 PNG 数据流中。

iTXt、tEXt 和 zTXt 数据块包含旨在作为纯文本显示的关键字和数据。iCCP 和 sPLT 数据块包含旨在作为纯文本显示的关键字。如果解码器在显示此类文本时没有过滤掉控制字符，特别是 ESC（转义）字符，则某些系统或终端可能会出现不理想和不安全的行为。建议解码器过滤掉控制字符以避免此风险；参见 13.7 文本数据块处理。

对于 eXIf 数据块，Exif 规范 [CIPA-DC-008] 没有包含明确要求标记“值偏移量”指针必须实际上指向文件内有效地址的规定。此要求仅是暗示的。（参见第 4.6.2 段，其中描述了 Exif IFD 结构。）无论如何，解码器都应准备好遇到无效指针并适当地处理它们。

每个数据块都以长度字段开头，这使得编写不受尝试溢出缓冲区的欺诈性数据块影响的解码器变得更加容易。每个数据块末尾的 CRC 为意外损坏的数据提供了强大的防御。PNG 签名字节提供了对常见文件传输错误的早期检测。

无法检查 CRC 的解码器可能会受到数据损坏的影响。此类损坏唯一可能的后果是图像内像素显示不正确。如果未检查 IHDR 数据块的 CRC 并且宽度或高度字段损坏，可能会发生更糟的事情。参见 13.2 错误检查。

编写不良的解码器可能会受到缓冲区溢出的影响，因为数据块可能非常大，长达 2³¹-1 字节。但编写良好的解码器将能毫无困难地处理大块数据。

历史上，一些图像编辑工具通过仅将已修订区域的 Alpha 通道设置为零来执行修订，而没有同时删除实际的图像数据。仅仅依赖此类图像视觉外观的用户会面临隐私风险，因为实际的图像数据可以很容易地恢复。

类似地，一些图像编辑工具历史上通过重写 IHDR 中的宽度和高度而无需重新编码图像数据来执行剪裁，因此图像数据扩展到了新宽度和高度之外，并且可能被恢复。

具有 eXIf 数据块的图像可能包含自动包含的数据，例如摄影 GPS 坐标，如果用户不知道 PNG 图像包含此数据，这可能会成为隐私风险。（包含 EXIF 的其他图像格式，如 JPEG/JFIF，具有相同的隐私风险）。

解码器应通过简单的四字节字面值比较来识别数据块类型；对数据块类型执行大小写转换是不正确的。遇到辅助位为 1 的未知数据块的解码器可以安全地忽略该数据块并继续显示图像。试图提取图像的解码器在遇到辅助位为 0（指示关键数据块）的未知数据块时，应向用户指出图像包含其无法安全解释的信息。

解码器应通过数值测试指定位来测试未知数据块类型的属性。测试字符是大写还是小写是低效的，如果使用了特定于语言环境的大小写定义，甚至是不正确的。

解码器不应将保留位设置为 1 标记为错误，因为 PNG 规范的某些未来版本可能会为此位定义含义。将设置了此位的数据块视为与其他未知数据块类型相同的方式处理已足够。

解码器不需要测试数据块类型的私有位，因为它没有功能意义，用于避免 W3C 定义的数据块与私有定义的数据块之间的冲突。

所有辅助数据块都是可选的；解码器可以忽略它们。但是，鼓励解码器在适当且可行的情况下解释这些数据块。

非正方形像素可以表示（参见 11.3.4.3 pHYs 物理像素尺寸），但查看器不需要考虑它们；查看器可以将任何 PNG 数据流呈现为好像其像素是正方形一样。

当显示器的像素纵横比与 PNG 数据流中定义的物理像素尺寸的纵横比不同时，强烈鼓励查看器重新缩放图像以进行正确显示。

当 pHYs 数据块具有 0 的单位说明符（单位未知）时，解码器的行为可能取决于两个“每单位像素数”值的比率，但不应取决于它们的大小。例如，包含 (ppuX, ppuY, unit) = (2, 1, 0) 的 pHYs 数据块等同于包含 (1000, 500, 0) 的数据块；两者同样有效地表明图像像素的高度是宽度的两倍。

查看器处理图像和显示器的像素纵横比之间差异的一种合理方法是水平或垂直扩展图像，但不要同时进行。比例因子可以使用以下浮点计算获得

image_ratio = pHYs_ppuY / pHYs_ppuX
display_ratio = display_ppuY / display_ppuX
scale_factor_X = max(1.0, image_ratio/display_ratio)
scale_factor_Y = max(1.0, display_ratio/image_ratio)

因为保持图像区域等其他方法也是合理的，而且允许忽略 pHYs 数据块，所以作者不应假设所有查看应用程序都会使用此缩放方法。

除了修正像素纵横比外，查看器可能有理由执行额外的水平和垂直缩放。例如，查看器可能希望缩小太大而无法适合显示器的图像，或者扩展发送到高分辨率打印机的图像，使其看起来与显示器上的大小相同。

如果实际可行，PNG 解码器应有一种方式向用户显示数据流中找到的所有 iTXt、tEXt 和 zTXt 数据块。即使解码器不识别特定的文本关键字，用户也可能能够理解它。

处理 tEXt 和 zTXt 数据块时，解码器可能会遇到非允许的字符。有些可以安全显示（例如 TAB、FF 和 CR，分别为十六进制 09、0C 和 0D），但其他字符，特别是 ESC 字符（十六进制 1B），可能会造成安全隐患（因为显示硬件或软件可能会采取意外的操作）。解码器不应尝试直接显示在 tEXt 或 zTXt 数据块中遇到的任何非 Latin-1 字符（换行符和可能的 TAB、FF、CR 除外）。相反，它们应该被忽略或以可见符号（如“\nnn”）显示。参见 13.3 安全考虑。

处理 iTXt 数据块时，解码器应遵循 编码标准 中的 UTF-8 解码。

即使建议编码器将换行符表示为换行符（十六进制 0A），也建议解码器不要依赖于此；最好识别所有常见的换行组合（CR、LF 和 CR-LF）并将每个组合显示为单个换行符。TAB 可以扩展为到达 8 的列倍数所需的适当空格数。

在具有非 Latin-1 旧版字符编码 的系统上运行的解码器应重新映射字符代码，以便正确显示 Latin-1 字符。不支持的字符应替换为系统适当的替换字符（例如 U+FFFD 替换字符、U+003F 问号或 U+001A SUB）或映射到可见符号（例如“\nnn”）。仅当字符是解码系统上的可打印字符时才应显示。某些字节值可能会被解码系统解释为控制字符；为了安全起见，在此类系统上运行的解码器不应显示这些控制字符。

即使建议编码器避免创建超过 79 个字符的行，解码器也应准备好显示在换行符之间包含任意数量可打印字符的文本数据块。

本规范中使用的压缩技术不需要在解压缩开始前获得整个压缩数据流。因此，显示可以在整个解压缩数据流可用之前开始。本规范未来版本中的任何通用压缩方法极不可能不具有此属性。

必须强调的是，IDAT 数据块边界没有语义意义，可以在压缩数据流中的任何点出现。图像数据 的结构（例如扫描线边界）与 deflate 块边界或 IDAT 数据块边界之间没有必需的相关性。完整的 图像数据 由存储在若干 IDAT 数据块中的单个 zlib 数据流表示；假设不止于此的解码器是不正确的。某些编码器实现可能会输出这些结构确实相关的相关数据流，但解码器不能依赖于此。

为了反转过滤器的效果，解码器可能需要使用同一行上前一个像素、上一行中当前像素正上方的像素以及上述像素左侧像素的解码值。这意味着解码器始终需要至少存储一行 图像数据。即使某些过滤器类型不引用上一条扫描线，解码器在解码每条扫描线时也需要存储它，因为下一条扫描线可能会使用引用它的过滤器类型。参见 7.3 过滤。

解码器必须能够读取隔行扫描图像。如果参考图像包含少于 5 列或少于 5 行，某些过程将为空。编码器和解码器应正确处理这种情况。特别是，过滤器类型字节仅与非空扫描线相关联；空缩减图像中不存在过滤器类型字节。

在慢速传输链路上接收图像时，查看器可以通过渐进式显示隔行扫描图像来改善感知的性能。这意味着每接收到一个缩减图像，就会基于到目前为止接收到的数据显示完整图像的近似值。通过将每个接收到的像素扩展以填充覆盖接收到的像素下方和右侧尚未传输的像素位置的矩形，可以获得一种简单而悦目的效果。此过程可以通过以下 ISO C 代码进行描述 [ISO_9899]

/*
    variables declared and initialized elsewhere in the code:
        height, width
    functions or macros defined elsewhere in the code:
        visit(), min()
 */

int starting_row[7]  = { 0, 0, 4, 0, 2, 0, 1 };
int starting_col[7]  = { 0, 4, 0, 2, 0, 1, 0 };
int row_increment[7] = { 8, 8, 8, 4, 4, 2, 2 };
int col_increment[7] = { 8, 8, 4, 4, 2, 2, 1 };
int block_height[7]  = { 8, 8, 4, 4, 2, 2, 1 };
int block_width[7]   = { 8, 4, 4, 2, 2, 1, 1 };

int pass;
long row, col;

pass = 0;
while (pass < 7)
{
    row = starting_row[pass];
    while (row < height)
    {
        col = starting_col[pass];
        while (col < width)
        {
            visit(row, col,
                  min(block_height[pass], height - row),
                  min(block_width[pass], width - col));
            col = col + col_increment[pass];
        }
        row = row + row_increment[pass];
    }
    pass = pass + 1;
}

函数 visit(row,column,height,width) 获取下一个传输的像素，并使用像素指示的颜色绘制指定高度和宽度的矩形，其左上角位于指定的行和列。注意，行和列是从左上角的 0,0 开始测量的。

如果查看器正在将接收到的图像与背景图像合并，则只绘制接收到的像素位置（visit() 函数仅设置指定行和列处的像素，而不是整个矩形）可能更方便。随着新图像逐渐替换旧图像，这会产生“淡入”效果。此方法的一个优点是可以在每个像素被替换时进行适当的 Alpha 或透明度处理。如上所述绘制矩形将覆盖以后可能需要的背景图像像素，如果这些位置最终接收到的像素结果是完全或部分透明的。仅当背景图像没有存储在屏幕外的任何位置时，这才会成为问题。

为了实现 PNG 通用互操作性的目标，解码器应接受所有类型的 PNG 图像：索引色、真彩色 和 灰度。在索引色显示硬件上运行的查看器需要能够将 真彩色 图像简化为索引色以供查看。此过程称为“颜色量化”。

颜色量化的一种简单、快速的方法是将图像简化为固定调色板。通常使用具有均匀颜色间距的调色板（“色立方体”）来最小化每像素的计算量。对于照片类图像，建议进行抖动处理以避免在平滑渐变中出现难看的轮廓；然而，抖动引入了可能令人反感的颗粒感。

通过使用专门为图像选择的调色板，渲染质量可以大幅提高，因为色立方体通常有许多在任何特定图像中未使用的条目。此方法需要更多的工作，首先是选择调色板，其次是将单个像素映射到最近的可用颜色。PNG 允许编码器提供建议调色板，但并非所有编码器都会这样做，并且建议调色板在任何情况下都可能不合适（它们可能颜色过多或过少）。因此，高质量的查看器将需要随时准备调色板选择例程。大的查找表通常是映射单个像素到调色板条目的最可行方式，并具有足够的速度。

颜色量化的实现非常多。PNG 示例实现 libpng (http://www.libpng.org/pub/png/libpng.html) 包含了用于此目的的代码。

解码器可能希望将 PNG 数据缩放到较小的采样深度（数据精度）以进行显示。例如，16 位数据将需要简化为 8 位深度，以便在大多数现代显示硬件上使用。将 8 位数据简化为 5 位深度也很常见。

最准确的缩放是通过以下线性方程实现的

output = floor((input * MAXOUTSAMPLE / MAXINSAMPLE) + 0.5)

其中

MAXINSAMPLE = (2sampledepth)-1
MAXOUTSAMPLE = (2desired_sampledepth)-1

一种准确度稍低的转换是通过简单地向右移动 (sampledepth - desired_sampledepth) 位来实现的。例如，要将 16 位采样简化为 8 位，可以丢弃低字节。在许多情况下，移位方法对于显示目的而言足够准确，而且它肯定快得多。（但是，如果正在进行 伽马 校正，则可以将采样重缩放合并到 伽马 校正查找表中，如 13.13 解码器伽马处理 中所说明的那样。）

如果解码器需要向上缩放采样（例如，如果 帧缓冲区 的采样深度比 PNG 图像大），它应使用 12.4 采样深度缩放 中描述的线性缩放或左位复制。

当 sBIT 数据块存在时，可以通过向右移动到 sBIT 指定的采样深度来恢复参考 图像数据。请注意，线性缩放不一定会重现原始数据，因为编码器不需要使用线性缩放来向上缩放数据。但是，编码器被要求使用一种保留高位的方法，因此移位总是有效的。这是移位被认为比线性缩放更准确的唯一情况。解码器无需关注 sBIT 数据块；存储的图像是 IHDR 数据块指示的采样深度的有效 PNG 数据流；然而，在使用 sBIT 在将原始采样缩放到适合显示之前恢复它们通常比忽略 sBIT 产生更准确的显示。

将像素值与 tRNS 数据块值进行比较以检测透明像素时，比较应精确执行。因此，透明像素检测应在降低采样精度之前完成。

参见 C. 伽马和色度 以获取对 伽马 问题的简要介绍。

能够进行全色彩管理的查看器将执行比此处描述的更复杂的计算。

为了使图像显示程序产生正确的色调再现，有必要考虑采样与显示输出之间的关系，以及显示系统的 传递函数。这可以通过计算来完成

sample = integer_sample / (2sampledepth - 1.0)
display_output = sample1.0/gamma
display_input = inverse_display_transfer(display_output)
framebuf_sample = floor((display_input * MAX_FRAMEBUF_SAMPLE)+0.5)

其中 integer_sample 是数据流中的采样值，framebuf_sample 是写入 帧缓冲区 的值，MAX_FRAMEBUF_SAMPLE 是 帧缓冲区 采样的最大值（8 位为 255，5 位为 31 等）。第一行将整数采样转换为归一化的浮点值（范围 0.0 到 1.0），第二行转换为与所需显示输出强度成比例的值，第三行考虑显示系统的 传递函数，第四行转换为整数 帧缓冲区 采样。零的任何正幂次幂均为零。

可以在第二行和第三行之间插入一个步骤来调整 display_output，以考虑实际观看条件与参考观看条件之间的差异。但是，这种调整需要考虑遮盖眩光、黑电平映射和色彩外观模型，所有这些都不能通过幂函数很好地近似。此处未描述此类计算。如果忽略观看条件，错误通常很小。

显示 传递函数 通常可以通过幂为 display_exponent 的幂函数来近似，在这种情况下，第二行和第三行可以合并为

display_input = sample1.0/(gamma * display_exponent) = sampledecoding_exponent

以便仅执行一次幂计算。对于彩色图像，整个计算分别针对 R、G 和 B 值进行。

伽马值 可以直接从 gAMA 数据块中获取。或者，应用程序可能希望允许用户通过影响 伽马值 来调整显示图像的外观。例如，用户可以手动设置一个默认值为 1.0 的参数 user_exponent，应用程序可以设置

gamma = gamma_from_file / user_exponent
decoding_exponent = 1.0 / (gamma * display_exponent)
   = user_exponent / (gamma_from_file * display_exponent)

用户会将 user_exponent 设置为大于 1 以调暗中间色调，或小于 1 以提亮它们。

包含零的 gAMA 数据块是无意义的，但可能是错误出现的。解码器应忽略它，编辑器可以丢弃它并向用户发出警告。

没有必要为每个像素执行超越数学计算。相反，可以计算出一个查找表，给出每个可能采样值的正确输出值。这对于图像（对于 8 位精度）仅需要 256 次计算，而不是每个像素 1 或 3 次计算。对于索引色图像，除非图像使用透明度并在不均匀的背景下显示，否则调色板的一次性校正已足够。

如果无法进行浮点计算，可以使用整数算术和预计算的对数表来计算 伽马 校正表。示例代码出现在 [PNG-EXTENSIONS] 中。

当传入图像具有未知的 伽马值（gAMA、sRGB 和 iCCP 均不存在）时，独立图像查看器应选择一个可能的默认 伽马值，但如果结果证明太暗或太亮，则允许用户选择一个新的。默认的 伽马值 可能取决于有关图像的其他知识，例如它是来自互联网还是来自本地系统。为了保持一致性，HTML 等文档格式或 SVG 等矢量图形的查看器应以与处理其他未标记图像相同的方式处理具有未知 伽马值 的嵌入或链接 PNG 图像。

在实践中，通常很难确定应该使用什么值的显示指数。在没有内置 伽马 校正的系统中，显示指数完全由 CRT 决定。除非对所使用的特定 CRT 有详细的校准测量，否则应使用 2.2 的显示指数。

许多现代 帧缓冲区 具有用于执行 伽马 校正的查找表，在这些系统上，显示指数值应该是查找表和 CRT 组合的指数。可能无法从查看器应用程序内部查出查找表包含什么，在这种情况下，可能有必要要求用户提供显示系统的指数值。不幸的是，不同的制造商使用不同的方式来指定查找表中应该包含什么，因此对系统 伽马值 的解释是与系统相关的。

真实显示器的响应实际上比单个数字（显示指数）所能描述的要复杂得多。如果可以获得显示器光输出作为电压输入函数的实际测量值，则上述计算的第三行和第四行可以用这些测量值的查找表替换，以找到最接近给定所需亮度的实际 帧缓冲区 值。

有关颜色问题的参考，请参见 C. 伽马和色度。

在许多情况下，PNG 数据流中的 图像数据 将被视为与设备相关的 RGB 值并显示，无需修改（适当的 伽马 校正除外）。这提供了 PNG 图像最快的显示速度。但除非查看器使用与原始图像作者所使用的完全相同的显示硬件，否则颜色不会与原始作者看到的完全相同，特别是对于较暗或近中性的颜色。cHRM 数据块提供的信息允许比单独的 伽马 校正更接近的色彩匹配。

cHRM 数据可用于将 图像数据 从 RGB 转换为 XYZ，并由此进入感知线性色彩空间（如 CIE LAB）。颜色可以被分区以生成最佳调色板，因为 CIE LAB 中两种颜色之间的几何距离与这些颜色看起来的不同程度密切相关（这与 RGB 或 XYZ 空间不同）。生成的颜色调色板一旦转换回 RGB 色彩空间，就可以用于显示或写入 PLTE 数据块。

作为图像处理应用程序一部分的解码器也可以将 图像数据 转换为 CIE LAB 空间进行分析。

在色彩保真度至关重要的应用中（如产品设计、科学可视化、医学、建筑或广告），PNG 解码器可以将 图像数据 从源 RGB 转换为查看图像所用的显示器的显示 RGB 空间。这涉及计算从源 RGB 到 XYZ 的矩阵和从 XYZ 到显示 RGB 的矩阵，然后结合它们以产生整体转换。PNG 解码器负责实现色域映射。

在具有色彩管理系统 (CMS) 的平台上运行的解码器可以将 图像数据、gAMA 和 cHRM 值传递给 CMS 以进行显示或进一步处理。

提供彩色打印设施的 PNG 解码器可以使用 Level 2 PostScript 中的设施来指定已校准 RGB 空间或与设备无关的色彩空间（如 XYZ）中的 图像数据。这将比简单的 RGB 到 CMYK 转换提供更好的色彩保真度。PostScript 语言参考手册 [PostScript] 给出了示例。此类解码器负责实现源 RGB（在 cHRM 数据块中指定）与目标打印机之间的色域映射。然后，PostScript 解释器负责生成所需的颜色。

PNG 解码器可以使用 cHRM 数据来计算彩色图像的准确灰度表示。从 RGB 到灰度的转换仅仅是计算 XYZ 的 Y（亮度）分量，它是 R、G 和 B 值的加权和。权重取决于显示器类型，即 cHRM 数据块中的值。PNG 解码器可能希望对没有 cHRM 数据块的 PNG 数据流执行此操作。在这种情况下，合理的默认值将是 CCIR 709 原色 [ITU-R-BT.709]。除非 PNG 图像确实是针对此类显示器进行色彩平衡的，否则不应使用原始 NTSC 原色。

bKGD 数据块给出的背景颜色通常用于填充图像周围未使用的屏幕空间，以及图像内的任何透明像素。（因此，即使图像不使用透明度，bKGD 也是有效且有用的。）如果没有 bKGD 数据块，查看器将需要决定合适的背景颜色。在没有其他信息可用时，8 位 sRGB 色彩空间中如 153 的中灰色将是一个合理的选择。透明的黑色或白色文本和深色阴影（很常见）在此背景下都将是可读的。

具有呈现图像特定背景的查看器（如 Web 浏览器）应忽略 bKGD 数据块，实际上用其首选背景颜色或背景图像覆盖 bKGD。

bKGD 数据块给出的背景颜色不应被视为透明，即使它恰好与 tRNS 数据块给出的颜色匹配（或者在 索引色 图像的情况下，指代被 tRNS 数据块标记为透明的调色板索引）。否则，人们将不得不想象在“背景后面”有东西来进行合成。背景颜色要么用作背景，要么被忽略；它不是 PNG 图像和某些其他背景之间的中间层。

事实上，bKGD 和 tRNS 数据块指定相同的颜色是很常见的，因为那样的话，如果不实现透明度处理的解码器将给出预期的显示，至少在没有部分透明像素存在时是这样。

Alpha 通道可用于将前景图像合成到背景图像上。PNG 数据流定义了前景图像和透明度遮罩，但不定义背景图像。PNG 解码器不需要支持这种最通用的情况。预计大多数解码器将能够支持针对单个背景颜色的合成。

用于计算合成采样值的方程是

output = alpha * foreground + (1-alpha) * background

其中 Alpha 以及输入和输出采样值表示为 0 到 1 范围内的分数。此计算应使用强度采样（而不是 伽马 编码的采样）执行。对于彩色图像，计算分别针对 R、G 和 B 采样进行。

以下代码说明了将前景图像合成到背景图像的一般情况。它假设前景图像的原始像素数据可用于背景图像，并且输出到用于显示的 帧缓冲区。其他变体也是可能的；请参见代码下方的注释。该代码允许前景图像和背景图像的采样深度和 伽马值 均不相同，且不一定适合显示系统。在实践中，在未先检查的情况下，不应做出关于相等的假设。

此代码是 ISO C [ISO_9899]，为方便在下面的注释中引用而添加了行号。

01  int foreground[4];  /* image pixel: R, G, B, A */
02  int background[3];  /* background pixel: R, G, B */
03  int fbpix[3];       /* frame buffer pixel */
04  int fg_maxsample;   /* foreground max sample */
05  int bg_maxsample;   /* background max sample */
06  int fb_maxsample;   /* frame buffer max sample */
07  int ialpha;
08  float alpha, compalpha;
09  float gamfg, linfg, gambg, linbg, comppix, gcvideo;

    /* Get max sample values in data and frame buffer */
10  fg_maxsample = (1 << fg_sample_depth) - 1;
11  bg_maxsample = (1 << bg_sample_depth) - 1;
12  fb_maxsample = (1 << frame_buffer_sample_depth) - 1;
    /*
     * Get integer version of alpha.
     * Check for opaque and transparent special cases;
     * no compositing needed if so.
     *
     * We show the whole gamma decode/correct process in
     * floating point, but it would more likely be done
     * with lookup tables.
     */
13  ialpha = foreground[3];

14  if (ialpha == 0) {
        /*
         * Foreground image is transparent here.
         * If the background image is already in the frame
         * buffer, there is nothing to do.
         */
15      ;
16  } else if (ialpha == fg_maxsample) {
        /*
         * Copy foreground pixel to frame buffer.
         */
17      for (i = 0; i < 3; i++) {
18          gamfg = (float) foreground[i] / fg_maxsample;
19          linfg = pow(gamfg, 1.0 / fg_gamma);
20          comppix = linfg;
21          gcvideo = pow(comppix, 1.0 / display_exponent);
22          fbpix[i] = (int) (gcvideo * fb_maxsample + 0.5);
23      }
24  } else {
        /*
         * Compositing is necessary.
         * Get floating-point alpha and its complement.
         * Note: alpha is always linear; gamma does not
         * affect it.
         */
25      alpha = (float) ialpha / fg_maxsample;
26      compalpha = 1.0 - alpha;

27      for (i = 0; i < 3; i++) {
            /*
             * Convert foreground and background to floating
             * point, then undo gamma encoding.
             */
28          gamfg = (float) foreground[i] / fg_maxsample;
29          linfg = pow(gamfg, 1.0 / fg_gamma);
30          gambg = (float) background[i] / bg_maxsample;

31          linbg = pow(gambg, 1.0 / bg_gamma);
            /*
             * Composite.
             */
32          comppix = linfg * alpha + linbg * compalpha;
            /*
             * Gamma correct for display.
             * Convert to integer frame buffer pixel.
             */
33          gcvideo = pow(comppix, 1.0 / display_exponent);
34          fbpix[i] = (int) (gcvideo * fb_maxsample + 0.5);
35      }
36  }

变体

1. 如果输出是到另一个 PNG 数据流而不是 帧缓冲区，则应按照以下行更改第 21、22、33 和 34 行

   /*
    * Gamma encode for storage in output datastream.
    * Convert to integer sample value.
    */
   gamout = pow(comppix, outfile_gamma);
   outpix[i] = (int) (gamout * out_maxsample + 0.5);

   此外，当 alpha 为零时，必须处理背景像素，而不是简单地跳过。因此，第 15 行需要用第 17-23 行的副本替换，但处理的是背景像素值而不是前景像素值。
2. 如果输出文件、前景文件和背景文件的采样深度完全相同，且三个伽马值也匹配，那么第 14-23 行的非合成代码将简化为：如果 alpha 为 1，则将输入文件的像素值复制到输出文件；如果 alpha 为 0，则将背景文件的像素值复制到输出文件。由于图像中绝大多数像素的 alpha 值通常要么为 0，要么为 1，这可以节省大量时间。对于大多数像素，不需要进行伽马计算。
3. 当采样深度和伽马值完全匹配时，跳过伽马解码和编码（第 28-31 行，33-34 行）并仅使用伽马编码后的样本值执行第 32 行代码看起来很有吸引力。虽然这对图像质量的影响并不大，但如果像本文建议的那样将 alpha 值为 0 和 1 作为特殊情况处理，时间节省是非常有限的。
4. 如果背景图像的原始像素值已不再可用，只剩下背景图像显示后留下的帧缓冲区像素，则第 30 和 31 行需要使用类似以下代码从帧缓冲区像素值中提取强度：

   /*
    * Convert frame buffer value into intensity sample.
    */
   gcvideo = (float) fbpix[i] / fb_maxsample;
   linbg = pow(gcvideo, display_exponent);

   然而，这可能会导致一些舍入误差，因此如果可能，最好保留原始的背景像素。
5. 请注意，第 18-22 行执行的伽马计算与不存在 alpha 通道时执行的计算完全相同。如果无 alpha 情况是使用查找表处理的，则此处可以使用相同的查找表。第 28-31 行和 33-34 行也可以使用（不同的）查找表来完成。
6. 可以使用整数运算代替浮点运算，前提是小心维护全程所需的精度。

在显示带有完整 alpha 通道的 PNG 图像时，能够将图像与某个背景（即使只是黑色）进行合成非常重要。忽略 alpha 通道会导致那些由关联 alpha 表示法转换而来的 PNG 图像看起来不正确。（当然，如果 alpha 通道是独立的透明度遮罩，则忽略 alpha 是一个有用的选项：它允许恢复图像中隐藏的部分。）

即使解码器没有实现真正的合成逻辑，处理只包含零和一 alpha 值的图像也很简单。（对于使用 tRNS 数据块的灰度和真彩色 PNG 数据流，这一点是隐含成立的；对于索引色 PNG 数据流，检查 tRNS 数据块是否包含 0 和 255 以外的值很容易。）在这种简单情况下，透明像素被背景颜色替换，其他像素保持不变。

如果解码器仅具备此程度的透明度能力，它应该通过将所有非零 alpha 值视为完全不透明或通过抖动来处理完整的 alpha 通道。这两种方法对于从关联 alpha 格式转换而来的图像都不会产生很好的效果，但这总比什么都不做要好。将完整 alpha 抖动到二进制 alpha 非常类似于将灰度抖动到黑白，不同之处在于所有完全透明和完全不透明的像素在抖动过程中应保持不变。

对于在索引色硬件上运行且试图显示真彩色图像，或者索引色图像的调色板对于帧缓冲区而言太大的查看器，编码器可能已在 sPLT 数据块中提供了一个或多个建议调色板。如果根据大小或名称发现其中一个合适，PNG 解码器可以使用该调色板。采样深度与解码器需求不同的建议调色板可以使用采样深度重缩放进行转换（参见 13.12 采样深度重缩放）。

当背景为纯色时，查看器应将图像和建议调色板与该颜色进行合成，然后将生成的图像量化为结果 RGB 调色板。当图像使用透明度且背景不是纯色时，通常没有建议调色板是有用的。

对于真彩色图像，建议调色板也可以在 PLTE 数据块中提供。如果图像有 tRNS 数据块且背景是纯色，查看器将需要调整建议调色板以适应其所需的背景颜色。为此，应将最接近 tRNS 颜色的调色板条目替换为所需的背景颜色；或者，如果查看器能够处理比 PLTE 条目更多的颜色，也可以为背景颜色添加一个调色板条目。

对于颜色类型 6（带 alpha 的真彩色）的图像，任何 PLTE 数据块都应设计用于在由 bKGD 数据块指定的颜色背景上显示图像。如果查看器打算使用不同的背景，或者缺少 bKGD 数据块，则可能应该忽略该调色板。查看器可以使用建议调色板在与预期不同的背景上进行显示，但结果可能不会太好。

如果查看器在比纯色背景更复杂的背景上呈现透明真彩色图像，建议调色板不太可能是合成图像的最佳选择。在这种情况下，最好对真彩色 PNG 图像和背景图像执行真彩色合成步骤，然后对生成的图像进行颜色量化。

在真彩色 PNG 数据流中，如果 PLTE 和 sPLT 数据块同时出现，PNG 解码器可以从中选择，同时牢记上述不同的透明度语义。

当查看器无法提供 PNG 数据流中调色板所使用的颜色数量时，sPLT 和 hIST 数据块中的频率信息非常有用。如果查看器仅短缺少量颜色，通常只需从调色板中删除使用最少的颜色即可。若要大幅减少颜色数量，最好选择全新的代表颜色，而不是尝试使用现有调色板的子集。这相当于执行一次新的颜色量化步骤；然而，可以使用现有的调色板和直方图作为输入数据，从而避免扫描 IDAT 数据块中的图像数据。

如果没有提供建议调色板，解码器可以自行开发一个，代价是对 IDAT 数据块中的图像数据进行额外的扫描。或者，可以使用默认调色板（通常是颜色立方体）。

另请参见 12.5 建议调色板。

建议作者在考虑引入新数据块类型之前，先查看本规范和 [PNG-EXTENSIONS] 中的现有数据块类型。预计在 [PNG-EXTENSIONS] 中的数据块类型支持程度将低于本规范中定义的类型。

PNG 编辑器的两个示例是：一个添加或修改文本数据块的程序，以及一个向真彩色 PNG 数据流添加建议调色板的程序。普通图像编辑器不是PNG 编辑器，因为它们通常在读取图像时丢弃所有未识别的信息。

为了允许将新数据块类型添加到 PNG，必须建立所有数据块类型的排序要求规则。否则，PNG 编辑器在遇到未知数据块时将不知道该怎么办。

示例：考虑一种假设的新辅助数据块类型，它是安全复制的，并且如果 PLTE 存在，则要求出现在 PLTE 之后。如果程序试图添加一个 PLTE 数据块且不识别该新数据块，它可能会将 PLTE 数据块插入错误的位置，即在新数据块之后。通过要求 PNG 编辑器丢弃所有未知数据块可以防止此类问题，但这是一种非常不受欢迎的解决方案。相反，PNG 要求辅助数据块不具有这样的排序限制。

为了防止此类问题并允许未来扩展，对 PNG 编辑器的行为和允许的数据块排序要求都设置了约束。安全复制位定义了在正在修改的数据流中处理未识别数据块的正确方式。

1. 如果数据块的安全复制位为 1，则无论 PNG 编辑器是否识别该数据块类型，以及数据流修改的程度如何，该数据块均可被复制到修改后的 PNG 数据流中。
2. 如果数据块的安全复制位为 0，则表明该数据块依赖于图像数据。如果程序对关键数据块进行了任何更改（包括添加、修改、删除或重新排序关键数据块），则未识别的不安全数据块不得复制到输出的 PNG 数据流中。（当然，如果程序确实识别该数据块，它可以选择输出一个适当修改后的版本。）
3. 如果 PNG 编辑器仅添加、删除、修改或重新排序了辅助数据块，则始终被允许复制所有未识别的辅助数据块。这意味着辅助数据块不允许依赖于其他辅助数据块。
4. PNG 编辑器在遇到未识别的关键数据块类型时应当终止，因为无法确定修改包含此类数据块的数据流是否会产生有效的数据流。（仅仅丢弃该数据块是不够的，因为它可能对其他数据块的解释有未知的隐含影响。）安全/不安全机制旨在与辅助数据块一起使用。对于关键数据块，安全复制位将始终为 0。

数据块排序的规则如下。

1. 在复制未知不安全复制的辅助数据块时，PNG 编辑器不得相对于任何关键数据块移动该数据块。它可以相对于同一对关键数据块之间出现的其他辅助数据块自由地重新定位该数据块。（这是定义明确的，因为如果编辑器正在保留未知的、不安全复制的数据块，它不得添加、删除、修改或重新排序关键数据块。）
2. 在复制未知安全复制的辅助数据块时，PNG 编辑器不得将该数据块从 IDAT 之前移动到 IDAT 之后，反之亦然。（这是定义明确的，因为 IDAT 始终存在。）允许任何其他重新排序。
3. 在复制已知辅助数据块类型时，编辑器只需遵守该数据块类型存在的特定数据块排序规则。然而，它始终可以选择应用上述一般规则。

这些规则是以将数据块从输入数据流复制到输出数据流的方式表达的，但如果 PNG 数据流是在原地修改的，它们也以明显的方式适用。

另请参见 5.4 数据块命名约定。

不更改图像数据的PNG 编辑器不应更改 tIME 数据块。tEXt、zTXt 和 iTXt 数据块中的创建时间关键字可用于用户提供的时间。