PNG — формат растровой графики¶

PNG (Portable Network Graphics, «переносимая сетевая графика») — формат сжатия растровых изображений без потерь, а также одноимённый файловый формат для хранения таких изображений. Разработан в середине 1990-х годов как свободная замена устаревшего и обремённого патентными ограничениями формата GIF. Файлы с расширением .png хранят пиксельные изображения с возможностью прозрачности, широким цветовым охватом и 16-битной глубиной цвета на канал.

¶История

Формат PNG был создан в 1995 году. Его разработка стала ответом на попытку компании Unisys ограничить использование алгоритма сжатия LZW, применявшегося в GIF: владельцы патента требовали лицензионных платежей от разработчиков программного обеспечения. Группа энтузиастов во главе с Филом Либом (Phil Libin, впоследствии основателем Evernote) и другими участниками форума comp.graphics объединились для создания открытого формата без патентных ограничений.

Официальная версия 1.0 спецификации PNG была опубликована 1 октября 1996 года. Формат был рекомендован к использованию в качестве замены GIF, однако из-за отсутствия поддержки анимации и режима индексированных цветов с потерями долгое время GIF оставался популярнее для простых веб-график и анимаций.

¶Технические особенности

PNG использует алгоритм сжатия DEFLATE — комбинацию LZ77 и кодирования Хаффмана, разработанную в рамках стандарта zlib. Сжатие является полностью обратимым: исходные данные восстанавливаются бит-в-бит, что исключяет потери качества при повторном сохранении файла.

Ключевые технические характеристики формата:

• Прозрачность. PNG поддерживает альфа-канал — 8 уровней прозрачности для каждого пикселя (от полностью непрозрачного до полностью прозрачного). Это позволяет создавать изображения с плавными краями поверх любого фона.
• Глубина цвета. Поддерживаются режимы grayscale (8 и 16 бит на пиксель), RGB (24 и 48 бит), индексированный цвет (1, 2, 4, 8 бит) и grayscale + alpha, RGB + alpha.
• Цветовое пространство. PNG хранит данные в пространстве sRGB; формат допускает встраивание ICC-профилей для точной цветопередачи.
• Метаданные. Поддерживаются текстовые поля (tEXt, zTXt, iTXt), включая стандарт EXIF и информацию о гамма-коррекции.
• Целостность. Каждый файл содержит контрольную сумму CRC для обнаружения повреждений.

¶Типы файлов

PNG определяет несколько типов изображений:

В профессиональных редакторах (Adobe Photoshop, GIMP) при сохранении в PNG пользователь может выбирать глубину цвета и степень сжатия.

¶Применение

PNG широко используется в веб-дизайне, интерфейсах программ, компьютерных играх и полиграфии. Формат популярен для хранения скриншотов, диаграмм, логотипов, иконок и иллюстраций с чёткими границами, поскольку сжатие без потерь сохраняет резкость контуров.

В российской практике PNG применяется в государственных информационных системах и стандартах электронного документооборота: формат входит в перечень поддерживаемых форматов изображений в ГОСТ Р 7.0.97-2016 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Организационно-распорядительная документация. Требования к оформлению документов».

¶Ограничения

Главный недостаток PNG — отсутствие поддержки анимации (для этого создан формат APNG, расширение, предложенное Mozilla в 2008 году, но не вошедшее в официальную спецификацию). Для фотографий и сложных градиентов PNG уступает по степени сжатия формату JPEG: алгоритм DEFLATE плохо сжимает данные с шумом и плавными цветовыми переходами. В таких случаях обычно используется JPEG или более новые форматы — WebP и AVIF, поддерживающие как сжатие с потерями, так и без потерь.

¶См. также

• GIF
• JPEG
• WebP
• DEFLATE

Источники:

• W3C. PNG Specification (Second Edition), 2003
• RFC 2083: PNG (Portable Network Graphics) Specification, 1997
• ГОСТ Р 7.0.97-2016. Организационно-распорядительная документация
• Libb P. PNG: The Definitive Guide, O'Reilly Media, 2003