文件格式
什么是 PNG？无损压缩与透明背景
PNG 是一种无损图片格式，能精确保留每一个像素，并支持完整的透明度。本文介绍它如何诞生于 GIF 专利之争、压缩原理是什么，以及什么时候该用它。
作者: Hemen Dönüştür Editör Ekibi发布日期: 阅读约 7 分钟
PNG（Portable Network Graphics，便携式网络图形）是一种在不损失任何细节的情况下保存图片、并支持完整透明度的图片格式。它已成为屏幕截图、标志、图标和界面图形的标准格式。本文将介绍 PNG 诞生的原因、它的压缩原理、它为什么有时会生成非常大的文件，以及转换 PNG 图片的实用技巧。
PNG 的诞生：GIF 与 LZW 专利
20 世纪 90 年代初，网页上的大多数图形都是 GIF，而 GIF 使用的 LZW 压缩算法是 Unisys 公司的专利。根据 Greg Roelofs 撰写的格式史，CompuServe 与 Unisys 之间的许可协议于 1994 年 12 月 28 日被低调公布，这意味着写入 GIF 文件的软件可能要支付许可费。在 Usenet 上引发强烈反响之后，Thomas Boutell 于 1995 年 1 月 4 日发布了一种无专利格式的第一份草案，当时名为“PBF”。“PNG”这个名称于 1 月 6 日被提出，并在 1995 年 1 月 23 日的第 5 版草案中被采纳。规范于 1995 年 3 月 7 日随第 9 版草案定稿。
W3C 于 1996 年 10 月 1 日将 PNG 发布为推荐标准；据美国国会图书馆介绍，相同的文本于 1997 年 1 月由 IETF 以 RFC 2083 发布。纳入勘误的第二版于 2003 年 11 月 10 日发布，并成为国际标准 ISO/IEC 15948。2025 年 6 月 24 日发布的 W3C PNG 第三版，把动画 PNG（APNG）、用于 HDR 信号的 cICP 块以及用于 EXIF 数据的 eXIf 块纳入了正式规范。
PNG 压缩的工作原理
PNG 是无损的：打开文件时得到的像素与保存时的像素逐位一致。文件通过两个阶段变小。
1. 行过滤器
在压缩之前，每一行像素都要经过一个过滤器。过滤器保存的不是像素值本身，而是它与相邻像素的差值；在平坦或平滑的区域，这些差值接近于零，因此压缩效果好得多。规范定义了五种过滤器类型：None（无）、Sub（左侧像素）、Up（上方像素）、Average（左侧与上方的平均值）和 Paeth（根据左侧、上方和左上方像素做出的预测）。编码器可以为每一行选择不同的过滤器。
2. DEFLATE
过滤后的数据使用 DEFLATE（与 ZIP 文件相同的算法）压缩，并以 zlib 格式存储在 IDAT 块中。这是规范定义的唯一压缩方法，使用最大 32 KB 的滑动窗口。不同的程序从同一张图片生成的 PNG 大小各不相同，是因为它们在过滤器选择和 DEFLATE 设置上投入的计算量不同；图片本身完全一样。
块结构
PNG 文件以 8 字节的签名开头，后面是一系列块：IHDR 是文件头，IDAT 是图像数据，IEND 表示文件结束。可选的块可以保存颜色配置文件（iCCP）、伽马值（gAMA）、文本（tEXt、iTXt）和简单透明度（tRNS）。
颜色类型、位深与透明度
PNG 支持灰度、调色板（索引色）和真彩色图像。据美国国会图书馆介绍，采样深度从 1 位到 16 位不等；典型的 RGB 图像每通道使用 8 位（24 位），需要时可使用每通道 16 位（48 位）。可选的 alpha 通道为每个像素保存一个独立的透明度值。这比 GIF 简单的“透明或不透明”灵活得多：阴影、柔和的边缘和半透明图层都能正确显示。
可选的 Adam7 隔行扫描能让图片在加载时先粗略显示、再逐渐变清晰，但通常会让文件变大。
调色板 PNG 与减色
在调色板（索引色）PNG 中，每个像素保存的是指向最多 256 色调色板的索引，而不是颜色本身。颜色较少的标志、图标和扁平插画用这种方式可以得到非常小的文件。调色板 PNG 还可以通过 tRNS 块为调色板条目分别设置透明度，因此与 GIF 不同，它可以有半透明的调色板颜色。
不过，把照片或渐变减色为调色板 PNG 会产生色带和抖动图案。因此，减色是一个需要根据图片类型来选择的预处理步骤；PNG 格式本身仍然是无损的。
PNG 的使用有多广泛？
W3Techs 2026 年 10 月的数据显示，在其监测的网站中有 74.9% 使用 PNG，是网站上使用最广泛的图片格式。根据 HTTP Archive Web Almanac 2024，移动端页面上 28.4% 的图片是 PNG，仅次于 JPEG（32.4%）。同一报告给出的 PNG 中位数为每像素 3.8 比特，JPEG 为 2.0，WebP 为 1.3。PNG 在网站上的普及主要来自需要透明背景的标志和图标；用 PNG 提供大尺寸照片会让页面毫无必要地变重。
什么时候用 PNG，什么时候选择其他格式
| 内容 | 建议 |
|---|---|
| 屏幕截图、界面、带文字的图形 | PNG（或无损 WebP） |
| 透明背景的标志和图标 | PNG；如果有矢量源文件，用 SVG |
| 照片 | JPG、WebP 或 AVIF；PNG 会毫无必要地大 |
| 还要继续编辑的工作副本 | PNG；再次保存时不会累积损失 |
| 网页上带透明背景的类照片图像 | WebP 或 AVIF；既保留透明度又能缩小文件 |
Google 的 WebP 页面指出，无损 WebP 图片比 PNG 小 26%。这使得 WebP 成为在浏览器中显示图形的好选择，不过 PNG 的兼容性仍然更广，几乎所有程序都能打开它。
常见问题
为什么我的 PNG 这么大？
最常见的原因是把照片保存成了 PNG。照片中的噪点和细节很难无损压缩，因此同一张图片保存为 JPG 或 WebP 时可能小好几倍。对于屏幕截图，文件大小会随分辨率直接增长。
JPG 转 PNG 后画质没有提升
PNG 保存的是保存那一刻的像素。JPG 压缩造成的损失和块状瑕疵在转换前就已经是图片的一部分，PNG 同样会把它们原样保留下来。
转换为 JPG 后透明度消失了
JPG 没有 alpha 通道。转换时，透明像素会被填充为纯色；如果你没有选择颜色，就会使用程序的默认颜色（通常是白色或黑色）。
颜色看起来不一样
PNG 可以携带颜色配置文件和伽马信息。对这些信息解读不同的程序，显示的颜色可能略有差异。用于网页的图片使用 sRGB 是最稳妥的做法。
PNG 转换技巧
- 缩小类照片的 PNG。进行 PNG 转 JPG 时默认画质为 90；透明区域默认用白色填充，你也可以选择其他背景色。
- 要保留透明度，请使用 PNG 转 WebP 或 PNG 转 AVIF；这两种格式都能保存 alpha 通道。如果在 WebP 中每个像素都必须保持不变，请勾选“无损 WebP”，文件可能会变大。
- 在保持 PNG 格式的同时缩小文件空间有限：只要图片不变，收益只能来自尝试更好的过滤器和压缩方式。我们的图片压缩工具默认把静态 PNG 转换为 WebP；如果想保留 PNG，额外的 PNG 优化选项会在不改变任何像素的前提下尝试缩小文件。
- 需要图标？PNG 转 ICO 工具会把 16、32 和 48 像素（图片足够大时还有更大的尺寸）的方形图标打包到一个文件中。
- 这些转换在你的浏览器中运行，文件不会离开你的设备。EXIF 和位置信息不会写入输出文件。
常见问题
PNG 是有损还是无损？
PNG 是无损的。无论打开和保存多少次，像素都不会改变。一些工具所说的“有损 PNG”，是在保存前减少颜色数量以生成调色板 PNG；损失发生在这个预处理步骤中，而不是格式本身。
PNG 支持动画吗？
基本的 PNG 不支持。APNG 扩展加入了动画，并随 W3C PNG 第三版成为规范的一部分。据 MDN 介绍，所有当前浏览器都能显示 APNG，但许多图片编辑器只能打开它的第一帧。
PNG-8 和 PNG-24 是什么意思？
这些名称并不在规范中，而是软件使用的简称。PNG-8 通常指最多 256 色的调色板 PNG，PNG-24 指每像素 24 位的真彩色 PNG，PNG-32 指带 alpha 通道的 RGBA PNG。
应该用 PNG 还是 WebP？
如果图片要显示在网页上，WebP 通常文件更小，也能保留透明度。如果要在其他程序中编辑、发给别人或归档，PNG 的兼容性更广。
PNG 适合印刷吗？
就画质而言是适合的，因为它是无损的，但 PNG 不支持 CMYK 颜色模型。专业印刷流程通常更倾向于使用 TIFF 或 PDF。
