关于png的一个谜题,png 转ico

翻译：袁笠凯(°Sinmere) 审校：王成林(麦克斯韦的麦斯威尔)

这一篇我们只研究一个问题。

如果要显示感知上（视觉上）的“半灰色”，在一张SRGB的PNG图片里存储的值应该是多少呢？是0.5的alpha值吗？

假如你是一个对PNG和图像感知以及alpha的绝对专家，这就是你需要的所有信息。对于这个问题，确保你能达成以下共识：

1、在屏幕上感知为半灰色的值是（187，187，187），而不是（128,128,128）。下面我们会使用JohnHabel文章中的图片来证实这一点。

2、PNG的颜色是存储在sRGB空间的。鲜少会有gamma = 1.0的PNG格式会被使用。

3、alpha值是线性的。PNG规范指出，“gamma值对alpha采样值没有影响，alpha采样在不透明时一直会是线性的。”

4、PNG的alpha值总是不关联的，它们不会与其颜色值进行预乘。如果以黑色为底色显示sRGB的PNG颜色时，你必须用未关联Alpha的颜色值来相乘。

那么，你要在PNG图片中存储什么信息才能使用alpha0.5的值来显示半灰色呢？这里会有一些提示，而答案在下面的图片下面。

水平纯黑线和纯白线相结合构成半灰色，即187代表的颜色，这是在sRGB空间的效果：

John Hable的图片

提示＃1：alpha值为1.0（完全不透明）的半灰色存储在PNG中为（187，187，187，255）。

提示＃2：如果PNG可以存储一个预乘颜色，答案是（187，187，187，128）。

提示＃3：如果把一个预乘颜色转换成一个独立的颜色，只需用它的alpha值除以这个颜色

这就是，我希望我知道你和答案只有一步之遥。

答案是（255，255，255，128），由麦克·查克（网名friedlinguini）在我的文章评论区提出 - 见下方的评论。我的答案是明显不对的，当然我会解释为什么是这个答案。

PNG说明书提到，“这种计算应使用亮度样本（而不是gamma编码的样本）”。因此，要显示的sRGB编码的PNG，必须做到以下几点：

1.转换sRGB色彩为线性空间。对于（255，255，255，128），这是（1.0,1.0,1.0）。

2.现在乘以alpha，得到一个线性预乘值。乘以（128/255） - > 0.5得到了（0.5,0.5,0.5）。

3.转换此值回sRGB空间然后显示。得到（187，187，187）要显示的颜色。

我觉得使用sRGB值和alpha值的PNG是通过简单地将sRGB值和其中存储的alpha值相乘显示的。错误！至少，在规范中是这样。我的思路为何如此疯狂？因为我测试的每一个查看器和浏览器都告诉我PNG就是这样显示的。

所以，我很高兴地发现在PNG的的世界并没有崩溃;它只是没有人正确地实现它。如果你确实知道一些软件，程序会显示此图像正确（您的浏览器没有），让我知道-这将是我的事情应该如何工作的例子。

更新：事实上Jim Blinn早在18年前就认识到了这个问题。他的文章“A Ghost in a Snowstorm”（在书中收集的Notation, Notation,Notation，这篇文章大部分可以在这里 找到）讲到正确的方式（线性化），以及各种对alpha和sRGB进行编码引起的错误。感谢肖恩·巴雷特指出来。

我的结论依旧不变：如果你想尝试有趣的谜题并且你靠近大城市，看看The Puzzled Pint，一个很棒且免费的社会性解谜活动，每月都会举行。

回顾记录，这是我原来错误的答案：

答案是（373，373，373，128）。要正确显示此RGBA，你乘以alpha（除以255，因为128值代表0.5），以获得（187，187，187）。

简单点说这是sRGB的PNG格式存在的重大缺陷：你不能在PNG 8位存储中存储373。16位也没用：PNG格式存储其值的范围为[0.0,1.0]的分数。

没有线性化或过滤或运算顺序或任何其他事涉及，只是一个简单的问题。不幸的是，PNG失败。

错误答案包括：

·（187，187，187，128） - 如果PNG有一个预乘模式，这个答案就没问题。然并没有这种模式，所以颜色值将与0.5相乘得到的（94,94,94）来显示。也就是说，如果你有一个封闭的系统而且没有其他人会用你的PNG，这是个不错的储存数据的方式。

·（187，187，187，255） - 这会显示正确，但不保留alpha值。

·（255，255，255，128） - 这给了你（128,128,128）的颜色的显示值，Hable的图像显示不是一个视觉认知的半灰色。如果你使用PNG伽马块，并设置伽玛值1.0，这是可行的。几乎没有人使会用这种伽玛设置（它会导致带状化，除非您使用16位）而且它基本不被大多数工具所支持。

·（255，255，255，187） - 你用sRPG校正alpha违背了PNG规范。实际上这个将会显示正确的（187，187，187）。如果你使用alpha将其它图片合成为这张图片，这个错误的alpha不可行。

·同样是（255，255，255，187） - 你决定“记住”alpha值是经过sRGB校正的，并在其他地方使用它之前将它校正回来。如果你想打破规范，最好存储一个预乘的颜色，就像第一个错误答案。这种修正是令人困惑的。

·同样是（255，255，255，128）您存储正确的alpha值，但你需要在应用alpha值之前你首先要把存储的颜色从sRGB转换到线性空间，然后再将颜色转换回sRGB进行显示。这个可行，但它违背了光照和alpha理论，它是纠结的，耗性能的，超级混乱的，而不是如何实现PNG的显示，也不是如何去读这篇规范，按照我的理解。最好只存储一个预乘颜色。

我希望我的结论是错误的，但我看不到任何一个在PNG规范中除解决方案以外的新板块。我更希望看到的是添加存储预乘值的板块。

在此期间，如果你想解决难题，而且你是在一个大城市附近，看The Puzzled Pint,，一个每个月都有免费益智社会事件的网站。

附录

扎普安德森和我在Facebook上对这个谜题讨论很多，在这非常感谢他。他更倾向于（255，255，255，128）的答案，“在后面”应用alpha。为了说明白，下面是PNG通常的分析方法（我认为这遵循该规范，但我很乐意被证明是错误，因为即使没有浏览器或浏览器据我所知能正确地实现它，PNG依旧能正常工作）：

想要以SRGB显示PNG的RGBA：你用RGB颜色乘以alpha值（表示小数）。

以SRGB显示PNG的RGBA的那个“在后面应用alpha”的方法：您sRGB数字转换存储称一个线性值，然后应用alpha，然后你转换这种线性值到sRGB空间显示。

我很喜欢这一点，就像它令人费解，使PNG工作（我真的不希望看到PNG失败）。这种解决方案的问题是，我不认为任何人都不会这样做; 浏览器当然不会这样做。

扎普指出另外一件有趣的事情，这个有趣的网页。它指向这个更多相关页面。我的观点是，我不应该讨论187灰色作为感知平均灰度; 128灰色确实看起来视觉上更容易接受（这就是为什么通常伽玛校正是有道理的，即人类的感知与显示器之间为非线性关系-我忘了）。这实际上没有改变以上任何内容，“半覆盖像素”的例子还是应该得到187。这一点可以通过平均为187的全黑和全白直线交替出现来确定。

关于JPG BMP GIF PNG图片失真的问题

BMP是原始的无压缩的位图格式，是没有质量损失的，当然与此相对应它的文件体积也越大，不过也正由于它的格式简单，出现的也很早，所以基本上所有图像软件都可以支持这种格式。至于png是无损压缩格式的一种，在需要无损的保持原来的图像数据，但是又不想用bmp那么大的空间来存储的时候，png是一个不错的选择，另外png后来发展出来一种无损的动画格式apng，不过它的标准在各个浏览器下支持的也不一样。
jpg是用途最广的有损压缩格式，也就是说使用这种格式，图像质量是有损失的，好处就是可以人为的控制jpg的压缩率，从而可以在图像质量与图像大小之间取得一个均衡。
gif是用途比较多的动画格式，不过它的单帧的色彩被限制在256色，这也就是为什么你将其它图片或者视频转成gif，颜色失真通常就比较大的原因。

png文件是什么格式?

png是一种采用无损压缩算法的位图格式。

png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，一般应用于JAVA程序、网页或S60程序中，原因是它压缩比高，生成文件体积小。

PNG同时还支持真彩和灰度级图像的Alpha通道透明度。最高支持24位真彩色图像以及8位灰度图像。支持Alpha通道的透明/半透明特性。支持图像亮度的Gamma校准信息。支持存储附加文本信息，以保留图像名称、作者、版权、创作时间、注释等信息。

PNG图片与其他格式图片对比：

一、PNG与 GIF

1、一般情况下将静态GIF图像无损转换为PNG后可以压缩率会略为提高（前提是同样采用8位索引模式）。

2、PNG可提供更大颜色深度的支持，包括24位（8位3通道）和48位（16位3通道）真彩色。加入α通道后可进一步支持每像素64位的表示。

3、超过8位色深的PNG图像转换为GIF时，图像质量会由于分色（颜色数减少）而下降。

4、GIF原生支持动态图像，PNG只能通过非标准实现，在PNG的基础上另有发展出支持动画的APNG和MNG格式，但普及度不高。PNG在IE6等旧浏览器上的支持较差。

二、PNG 与JPEG

1、JPEG可以对照片（或类似）图像生成更小的文件，这是由于JPEG采用了一种针对照片图像的特定有损编码方法，这种编码适用于低对比，图像颜色过渡平滑，噪声多，且结构不规则的情况下。

如果在这种情况下用PNG代替JPEG，文件尺寸增大很多，而图像质量的提高有限。相应的，如果保存文本，线条或类似的边缘清晰，有大块相同颜色区域的图像，PNG格式的压缩效果就要比JPEG好很多，并且不会出现JPEG那样的高对比度区域的图像有损。如果图像既有清晰边缘，又有照片图像的特点，就在在这两种格式之间权衡一下了。JPEG不支持透明度。

2、由于JPEG是有损压缩，会产生迭代有损，在重复压缩和解码的过程中会不断丢失信息使图像质量下降。由于PNG是无损的，保存将要被编辑的图像来说更加合适。

虽然PNG压缩照片图像也有效，但有专门针对照片图像设计的无损压缩格式，比如无损JPEG2000，Adobe DNG等。总的来说这些格式都不能做到适用所有图像。对于将要发布的图像可以保存成JPEG，用JPEG编码一次不会造成明显的图像有损。

三、PNG vs JPEG-LS

JPEG-LS是一个“几乎”无损压缩格式，相对于上面提到的有损JPEG压缩，它的知名度不高。它可以直接和PNG相比较，使用一组标准的测试图像。在Waterloo Repertoire ColorSet（一组标准测试图像）下，JPEG-LS通常表现要比PNG好10%-15%，但其中有一些图像PNG表现明显更好一些，大约50%-75%。所以，如果这两种格式都支持而且对图像文件大小很敏感的话，可以用这两种格式都试试，和图像数据本身有比较大关系。

四、PNG与TIFF

TIFF是一个相当多方案结合的格式。它被广泛用作专业图像编辑软件之间图像交换的中间格式，因此它不断支持更多应用程序所需的功能，而对应用程序不关心的图像操作部分支持不多。这也意味着许多应用程序只能识别TIFF的一个子集，而产生更多的潜在混淆之处。

TIFF使用的最通用的无损压缩算法是LZW。这种算法--GIF中也在使用，直到2003年一直在专利保护之中。有一种TIFF变种使用与PNG相同的压缩算法，但是没有被许多专利程序所支持。TIFF也提供了一种特殊的无损压缩算法，类似CCITTGroup IV，可以对二值图像（比如传真或黑白文本）比PNG有更好的压缩效果。 PNG只支持非自左乘α，而TIFF也支持联合（自左乘）α。

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。