Portable Network Graphics

Pour les articles homonymes, voir PNG.

Portable Network Graphic
Extension	.png
Type MIME	`image/png`
Développé par	W3C
Type de format	format d’image matriciel sans perte
Standard(s)	ISO 15948, W3C, IETF RFC 2083
Spécification	Format ouvert
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Le Portable Network Graphics (PNG) est un format ouvert d’images numériques, qui a été créé pour remplacer le format GIF, à l’époque propriétaire et dont la compression était soumise à un brevet. Le PNG est un format sans perte spécialement adapté pour publier des images simples comprenant des aplats de couleurs.

Il a été normalisé par l’ISO (ISO/CEI 15948:2004).

PNG est une spécification pour Internet et l’objet d’une Recommandation W3C et d’une RFC. Il a été créé pour contourner la licence existante sur le format GIF, le plus en vogue à la fin des années 1990, CompuServe refusant de laisser utiliser son format gratuitement. PNG a alors été défini mais en augmentant les capacités de GIF.

Utilisation

Une image PNG avec un fond transparent, sur un fond blanc.

La même image sur un fond en damier permet d’observer la transparence.

Pour les images synthétiques

PNG est particulièrement approprié lorsqu’il s’agit d’enregistrer des images synthétiques destinées au Web comme des graphiques, des icônes, des images représentant du texte (bonne conservation de la lisibilité), ou des images avec des dégradés. Le PNG surpasse régulièrement le format GIF en ce qui concerne la réduction de la taille des fichiers (avec une palette de couleurs bien choisie) ou la qualité (puisqu’il n’est pas limité à 256 couleurs).

Pour les photos

Les caractéristiques de PNG lui permettent d’enregistrer des photographies sans perte de données, mais au détriment de la taille du fichier qui reste la plupart du temps très supérieure à celle de formats spécifiques aux photographies comme JPEG (ou JPEG 2000).

Détails sur le format

PNG permet principalement d’enregistrer les images matricielles sous différents formats :

1 bit donc deux couleurs
2 bits pour les images en quadrichromie
4 bits permettant de choisir parmi une palette de maximum 16 couleurs contenues dans le fichier
8 bits en niveaux de gris (256 niveaux)
8 bits permettant de choisir parmi une palette de maximum 256 couleurs par canal contenues dans le fichier (équivalent au format GIF)
24 bits en 16 777 216 (couleurs vraies)
32 bits, soit 2³² ou 4 294 967 296 couleurs.
48 bits, soit 2⁴⁸ ou 281 474 976 710 656 couleurs.

Voir l’article Image numérique pour l’explication de ces notions.

Après l’application d’un filtre prédictif qui permet généralement d’obtenir de plus hauts niveaux de compression, le tout est compressé sans pertes suivant l’algorithme deflate (RFC 1951), généralement avec zlib, mais zopfli peut également être utilisé avec des applications comme advpng.

Les composantes des pixels ou les entrées de palette sont données soit au format RVB (rouge, vert, bleu), soit au format RVBA (avec un canal alpha supplémentaire pour la translucidité). Dans ce cas, 8 ou 16 bits supplémentaires sont utilisés par pixel ou par entrée de palette, ce qui fait 16 bits pour une image en niveaux de gris, 32 bits pour une image en couleurs vraies et 64 bits pour une image en 4 canaux de 16 bits chacun.

La translucidité

La présence d’un canal alpha définissant différents niveaux de transparence le rend idéal pour la composition sur les pages web. Cette caractéristique est bien implémentée par la majorité des navigateurs web actuels. Internet Explorer 7 et supérieurs gèrent correctement le canal alpha.

La transparence

Lorsque l’image PNG utilise une palette de 256 couleurs maximum, il est possible d’utiliser une des couleurs pour la transparence.

C’est le même comportement qu’avec le format GIF et cela fonctionne même avec Internet Explorer 6. Par conséquent, les images Web au format GIF peuvent être converties en cette version de PNG sans crainte d’incompatibilité avec la majorité des navigateurs web actuels (premier trimestre 2006), et sans souci de brevet (le brevet GIF est tombé en 2006 dans le domaine public).

Autres comparaisons avec GIF

Le PNG, d’ailleurs parfois appelé par récursivité PNG’s Not GIF (PNG n’est pas GIF), peut faire tout ce que le format GIF peut faire et même plus, comme la translucidité. Il n’a cependant pas été prévu pour faire des images animées, mais le format dérivé MNG a été créé par ses auteurs à cet effet (voir également le format APNG).

Les deux formats peuvent être entrelacés, mais PNG utilise l'algorithme Adam7 tandis que GIF affiche dans ce cas l'image ligne par ligne.

Structure d'un fichier PNG

Composition minimale d'un fichier PNG

Signature PNG - 8 octets
chunk IHDR pour l'en-tête - 25 octets
1 chunk IDAT pour les données - longueur variable
chunk IEND pour la fin de fichier - 12 octets

Un fichier peut contenir plusieurs chunks de données IDAT ainsi qu'un chunk PLTE pour la palette à utiliser s'il s'agit d'une image dont les couleurs sont indexées. Un fichier peut également contenir d'autres chunks secondaires, dont des informations textuelles.

Signature PNG

Un fichier PNG commence par une signature de 8 octets représenté par les valeurs décimales suivantes: 137 80 78 71 13 10 26 10, ou en hexadécimal: 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A.

La suite du fichier est décomposé en plusieurs parties de longueurs variables, appelées chunk.

Nommage des chunks

Il existe 18 chunks officiels, dont 4 principaux et 14 secondaires.

La casse est importante dans les nom des chunks.

Voici un tableau regroupant les chunks les plus utilisés.

Nom	Description	Contient	Importance	Occurrence
IHDR	En-tête du fichier	Largeur de l'image en pixels Hauteur de l'image en pixels Profondeur de bits (1, 2, 4, 8 ou 16) Type de couleur (0, 2, 3, 4, ou 6) Méthode de compression (0) Méthode de filtrage (0) Méthode d'entrelacement (0 ou	Obligatoire	Après la signature PNG
PLTE	Palette de l'image	Table des couleurs	Facultatif	Entre IHDR et le 1er chunk IDAT
IDAT	Bloc de données	Données de l'image	Obligatoire	Entre IHDR ou PLTE et IEND
IEND	Fin du fichier	néant	Obligatoire	En dernier
tIME	Timestamp		Facultatif	N'importe où
iTXt	Info textuelle internationale (peut-être compressée zlib)		Facultatif	N'importe où
tEXt	Info textuelle non-compressée		Facultatif	N'importe où
zTXt	Info textuelle compressée (zlib)		Facultatif	N'importe où

Composition d'un chunk

Un chunk se décompose en 4 parties:

LENGTH	TYPE	DATAS	CRC
Longueur des données	Type de chunk	Données dont la longueur en octets est spécifiée dans LENGTH	Contrôle
4 octets	4 octets	n octets	4 octets

LENGTH : La taille en octets du chunk, seulement ses datas. On ne prend pas en compte la taille, le type, ni le CRC.

TYPE : Le nom du chunk (ex : "IHDR", "IDAT", "IEND", ...). Si la première lettre est en majuscule il s'agit d'un chunk critique. Sinon d'un chunk auxiliaire.

DATAS : Les informations relative au chunk sur n octets (relatif à LENGTH).

CRC : 4 octets de contrôle généré par l'algorithme suivant : x^32+x^26+x^23+x^22+x^16+x^12+x^11+x^10+x^8+x^7+x^5+x^4+x^2+x+1. x étant la position du bit de poids faible.

Exemple d'un chunk (pour une image de 800x600)

IHDR :

Hexadécimal : 0x00, 0x00, 0x00, 0x0D, 0x49, 0x48, 0x44, 0x52, 0x00, 0x00, 0x03, 0x20, 0x00, 0x00, 0x02, 0x58, 0x10, 0x06, 0x00, 0x00, 0x00, 0x15, 0x14, 0x15, 0x27.
Compréhensible : 13 - Taille - (0x00, 0x00, 0x00, 0x0D), IHDR - Types/Nom - (0x49, 0x48, 0x44, 0x52), 800 - Largeur - (0x00, 0x00, 0x03, 0x20), 600 - Hauteur - (0x00, 0x00, 0x02, 0x58), 16 - Profondeur de bits - (0x10), 6 - Type de Couleur - (0x06), 0 - Méthode de compression - (0x00), 0 - Méthode de filttrage - (0x00), 0 - Méthode d'entrelacement - (0x00), 353637671 - CRC - (0x15, 0x14, 0x15, 0x27)

Compression des données

La méthode de compression 0 spécifiée dans IHDR (la seule possible au format PNG) fait référence à la compression Deflate/Inflate. La compression se fait sur les datas du chunk IDAT uniquement.

En Programmation

La compression peut être effectuée grace à la bibliothèque zlib (C/C++). Il est aussi possible de générer le CRC grâce à cette bibliothèque.

Voir aussi

Liens externes

(fr) La page francophone du format PNG
(en) Page du PNG - Sur le W3C
(en) Page officielle du format PNG
(fr) Page d’explication de Microsoft - Sur comment utiliser le PNG dans un site pour qu’il soit lu par Internet Explorer

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