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PNGとは？可逆圧縮と透明の仕組み

PNGは、すべてのピクセルを正確に保ち、完全な透明に対応した可逆の画像形式です。GIFの特許問題から生まれた経緯、圧縮の仕組み、PNGを選ぶべき場面を解説します。

著者: Hemen Dönüştür Editör Ekibi公開日: 9 分で読めます

PNG形式ガイドのカバー画像

PNG（Portable Network Graphics）は、画像を細部を失わずに保存でき、完全な透明にも対応した画像形式です。スクリーンショット、ロゴ、アイコン、UIの画像では標準になっています。この記事では、PNGが作られた理由、圧縮の仕組み、ときにとても大きなファイルになる理由、PNG画像を変換するときの実用的なコツを紹介します。

PNGの誕生：GIFとLZW特許

1990年代初め、Web上の画像の多くはGIFで、GIFはUnisysが特許を持つLZW圧縮アルゴリズムを使っていました。グレッグ・ローロフスがまとめた形式の歴史によれば、CompuServeとUnisysのライセンス契約は1994年12月28日にひっそりと発表され、GIFファイルを書き出すソフトウェアにライセンス料がかかる可能性が出てきました。Usenetでの反発を受けて、トーマス・ブーテルが1995年1月4日に、当時「PBF」と呼ばれていた特許フリー形式の最初の草案を投稿します。「PNG」という名前は1月6日に提案され、1995年1月23日の第5草案で採用されました。仕様は1995年3月7日の第9草案で確定しました。

W3Cは1996年10月1日にPNGを勧告として公開し、米国議会図書館によれば、同じ文書が1997年1月にIETFからRFC 2083として公開されました。正誤表を反映した第2版が2003年11月10日に続き、国際規格ISO/IEC 15948になりました。2025年6月24日に公開されたW3CのPNG第3版では、アニメーションPNG（APNG）、HDRの信号を示すcICPチャンク、EXIFデータ用のeXIfチャンクが正式な仕様に加わりました。

PNG圧縮の仕組み

PNGは可逆形式です。ファイルを開いたときに得られるピクセルは、保存したピクセルとビット単位で同じです。ファイルは2段階で小さくされます。

1. 行フィルター

圧縮の前に、ピクセルの各行がフィルターを通ります。フィルターはピクセルの値そのものではなく、隣のピクセルとの差を記録します。平坦な部分やなめらかな部分ではこの差がゼロに近くなるため、ずっとよく圧縮できるのです。仕様は5種類のフィルターを定めています。None、Sub（左のピクセル）、Up（上のピクセル）、Average（左と上の平均）、Paeth（左、上、左上のピクセルからの予測）です。エンコーダーは行ごとに別のフィルターを選べます。

2. DEFLATE

フィルターをかけたデータは、ZIPファイルと同じアルゴリズムであるDEFLATEで圧縮され、zlib形式でIDATチャンクに格納されます。仕様が定める圧縮方式はこれだけで、最大32KBのスライド窓を使います。同じ画像からでもプログラムによってPNGのサイズが違うのは、フィルターの選択やDEFLATEの設定にかける手間が違うからで、画像そのものは同じです。

チャンク構造

PNGファイルは8バイトのシグネチャで始まり、その後にチャンクが続きます。ヘッダーのIHDR、画像データのIDAT、ファイルを閉じるIENDです。任意のチャンクには、カラープロファイル（iCCP）、ガンマ（gAMA）、テキスト（tEXt、iTXt）、単純な透明（tRNS）などを入れられます。

カラータイプ、ビット深度、透明

PNGはグレースケール、パレット（インデックス）、トゥルーカラーの画像に対応しています。米国議会図書館によれば、サンプルの深度は1から16ビットまでで、一般的なRGB画像はチャンネルあたり8ビット（24ビット）、必要に応じてチャンネルあたり16ビット（48ビット）を使います。任意のアルファチャンネルは、ピクセルごとに個別の透明度を記録します。GIFの単純なオン・オフの透明よりはるかに柔軟で、影、やわらかい輪郭、半透明のレイヤーもきれいに表現できます。

任意のAdam7インターレースを使うと、読み込み中の画像がまず粗く表示されてから鮮明になりますが、ファイルはたいてい大きくなります。

パレットPNGと減色

パレット（インデックス）PNGでは、各ピクセルが色そのものではなく、最大256色のパレットへの番号を記録します。色数の少ないロゴ、アイコン、フラットなイラストは、この方法でとても小さなファイルになります。パレットPNGはtRNSチャンクでパレットの色ごとに透明度を指定することもできるため、GIFと違って半透明のパレット色も使えます。

ただし、写真やグラデーションをパレットPNGに減色すると、色の段差（バンディング）やディザのパターンが出ます。減色は画像の種類に応じて選ぶ前処理であり、PNG形式自体は可逆のままです。

PNGはどれくらい使われているのか

W3Techsの2026年10月のデータでは、PNGは監視対象のWebサイトの74.9%で使われており、Webサイトで最も広く使われている画像形式です。HTTP ArchiveのWeb Almanac 2024によれば、モバイルページの画像の28.4%がPNGで、JPEG（32.4%）に次ぐ2位です。同じレポートでは、PNGの中央値は1ピクセルあたり3.8ビットで、JPEGは2.0、WebPは1.3です。Webサイトでの普及は主に透明が必要なロゴやアイコンによるもので、大きな写真をPNGで配信するとページが無駄に重くなります。

PNGを使うべき場面、別の形式を選ぶべき場面

内容おすすめ
スクリーンショット、UI、文字入りの図PNG（または可逆のWebP）
背景が透明なロゴやアイコンPNG。ベクターの元データがあればSVG
写真JPG、WebP、AVIF。PNGは無駄に大きい
今後も編集を続ける作業用のコピーPNG。保存し直しても劣化が積み重ならない
Web用の透明のある写真風の画像WebPかAVIF。透明を保ちつつファイルが小さくなる

GoogleのWebPのページには、可逆のWebP画像はPNGより26%小さいと書かれています。ブラウザーで表示する画像ならWebPはよい代替になりますが、互換性ではPNGのほうが広く、ほぼすべてのソフトで開けます。

よくあるトラブル

PNGがこんなに大きいのはなぜ？

最もよくある原因は、写真をPNGで保存していることです。写真のノイズや細部は可逆ではうまく圧縮できないため、同じ画像でもJPGやWebPなら何分の一かのサイズになります。スクリーンショットの場合、ファイルサイズは解像度にほぼ比例して大きくなります。

JPGをPNGに変換しても画質がよくならない

PNGは保存した時点のピクセルをそのまま保ちます。JPG圧縮による劣化やブロックノイズは変換前からすでに画像の一部になっており、PNGはそれも正確に保ちます。

JPGに変換したら透明がなくなった

JPGにはアルファチャンネルがありません。変換時に透明なピクセルは単色で塗りつぶされ、色を選ばなければソフトの既定の色（たいていは白か黒）が使われます。

色が違って見える

PNGはカラープロファイルやガンマの情報を持てます。これを違うふうに解釈するソフトでは、色が少し違って見えることがあります。Web用の画像にはsRGBを使うのが最も無難です。

PNGを変換するときのコツ

  • 写真風のPNGは小さくしましょう。PNGからJPGへの変換では標準の画質が90です。透明な部分は標準で白く塗りつぶされ、別の背景色を選ぶこともできます。
  • 透明を保ちたいなら、PNGからWebPへの変換かPNGからAVIFへの変換を使いましょう。どちらの形式もアルファチャンネルを保存できます。WebPですべてのピクセルを完全に同じに保つ必要があるなら、「可逆WebP」にチェックを入れてください。ファイルは大きくなることがあります。
  • PNGのまま小さくする余地は限られています。画像が同じである限り、小さくできるのはよりよいフィルターと圧縮を試す分だけです。当サイトの画像圧縮ツールは、静止画のPNGを標準でWebPに変換します。PNGのままにしたい場合は、追加のPNG最適化オプションが、ピクセルを1つも変えずにファイルを小さくしようと試みます。
  • アイコンが必要なら、PNGからICOへの変換ツールが正方形のアイコンを16、32、48ピクセル（画像が十分大きければさらに大きなサイズも）で1つのファイルにまとめます。
  • これらの変換はブラウザー内で行われるため、ファイルが端末の外に出ることはありません。EXIFや位置情報は出力に書き込まれません。

よくある質問

PNGは非可逆ですか、可逆ですか？

PNGは可逆です。何度開いて保存しても、ピクセルは変わりません。一部のツールが「非可逆PNG」と呼んでいるものは、保存の前に色数を減らしてパレットPNGにすることです。劣化が起きるのはその前処理の段階で、形式そのものではありません。

PNGはアニメーションに対応していますか？

基本のPNGは対応していません。APNG拡張がアニメーションを加え、W3CのPNG第3版で仕様の一部になりました。MDNによれば、現在のすべてのブラウザーがAPNGを表示できますが、多くの画像編集ソフトは最初のフレームしか開きません。

PNG-8とPNG-24とは何ですか？

これらの名前は仕様にはなく、ソフトウェアが使う略称です。PNG-8はたいてい最大256色のパレットPNG、PNG-24は1ピクセル24ビットのトゥルーカラーPNG、PNG-32はアルファチャンネル付きのRGBA PNGを指します。

PNGとWebP、どちらを使うべきですか？

画像をWebページに表示するなら、WebPのほうがたいていファイルが小さく、透明も保てます。他のソフトで編集する、誰かに送る、保存しておくといった用途なら、互換性の広いPNGが向いています。

PNGは印刷に向いていますか？

可逆なので画質の面では問題ありませんが、PNGはCMYKのカラーモデルに対応していません。プロの印刷の現場では、TIFFやPDFが好まれるのが一般的です。

出典

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