PNG

ポータブルネットワークグラフィックス

8 ビットの透明度チャンネルを持つ4 つの異なる色のサイコロの PNG 画像が、市松模様の背景に重ねられ、通常はグラフィック ソフトウェアで透明度を示すために使用されます。
ファイル名拡張子	.png
インターネットメディアの種類	image/png
タイプコード	PNGf PNG（末尾にスペースが1つ含まれる）
統一型識別子 (UTI)	公開.png
UTI の確認	公開画像
魔法の数字	89 50 4e 47 0d 0a 1a 0a(8バイト16進数)
開発者	PNG 開発グループ ( W3Cに寄贈)
初回リリース	1996年10月1日; 28年前 ( 1996-10-01 )
フォーマットの種類	ロスレスビット マップ 画像形式
延長	APNG、JNG、MNG
標準	ISO / IEC 15948、[1] IETF RFC 2083
オープンフォーマット?	はい
Webサイト	www.w3.org/TR/png/ (仕様) libpng.org/pub/png/ (ホームサイト)

ポータブルネットワークグラフィックス（PNG、公式発音は/ p ɪ ŋ / ^{[2] [3]} PING、口語発音は/ ˌ p iː ɛ n ˈ dʒ iː / ^[4] PEE -en- JEE）は、ロスレスデータ圧縮をサポートするラスターグラフィックスファイル形式です。^{[5] PNGは、}グラフィックス交換形式（GIF）の改良版で、特許を取得していない代替品として開発されました。非公式には、 PNGの頭文字は再帰的な頭字語「PNG's not GIF」の略でした。^[6]

PNG は、パレットベースの画像 (24 ビットRGBまたは 32 ビットRGBAカラーのパレットを使用)、グレースケール画像 (透明度用のアルファ チャネルの有無にかかわらず)、およびフルカラーの非パレットベースの RGB または RGBA 画像をサポートします。PNG ワーキング グループは、プロ品質の印刷グラフィックスではなく、インターネット上で画像を転送するための形式を設計しました。そのため、 CMYKなどの非 RGBカラー スペースはサポートされていません。PNG ファイルには、基本的なピクセルと、 RFC 2083に記載されているテキスト コメントや整合性チェックなどのその他の情報がエンコードされた、拡張可能なチャンク構造の 1 つの画像が含まれています。 ^[7]

PNGファイルのファイル拡張子は「.png」 、 MIMEメディアタイプは「image/png」です。^{[8] PNGは1997年3月に}情報RFC 2083 として公開され、2004年にはISO/IEC 15948規格として公開されました。 ^[1]

PNG 形式を作成する動機は、1994 年 12 月 28 日に、Graphics Interchange Format (GIF) 形式で使用されているLempel-Ziv-Welch (LZW)データ圧縮アルゴリズムがUnisysによって特許取得されていることに気付いたことでした。この特許では、GIF をサポートするすべてのソフトウェアに使用料の支払いが義務付けられており、 Usenetユーザーから批判が殺到しました。そのうちの 1 人は Thomas Boutell で、1995 年 1 月 4 日にUsenet ニュースグループ「comp.graphics」に先駆的なディスカッション スレッドを投稿し、GIF に代わる無料の代替案の計画を考案しました。そのスレッドの他のユーザーは、後に最終的なファイル形式の一部となる多くの提案を行いました。人気のJPEGビューア QPEG の作者である Oliver Fromme は PING という名前を提案し、最終的には PNG になりました。これは、 PING は GIFではないことを意味する再帰的な頭字語です^[9] 。また、拡張子は .png です。後に実装された他の提案には、 deflate圧縮アルゴリズムと24ビットカラーのサポートが含まれていたが、後者がGIFに欠けていたことも、チームがファイル形式を作成する動機となった。このグループはPNG開発グループとして知られるようになり、議論が急速に拡大したため、後にCompuServeフォーラムに関連付けられたメーリングリストを使用するようになった。^{[2] [10]}

PNG の完全な仕様は、1996 年 10 月 1 日にW3Cの承認を得て公開され、その後1997 年 1 月 15 日にRFC 2083 として公開されました。仕様は 1998 年 12 月 31 日にバージョン 1.1 として改訂され、ガンマと色補正の技術的な問題に対処しました。1999 年 8 月 11 日に公開されたバージョン 1.2 では、仕様の唯一の変更点として iTXt チャンクが追加され、1.2 の再フォーマットされたバージョンが 2003 年 11 月 10 日に W3C 標準の第 2 版として公開されました。^[11]また、2004 年 3 月 3 日には国際標準 (ISO/IEC 15948:2004) として公開されました。^{[12] [1]}

GIFはアニメーションが可能ですが、当初PNGは単一画像形式にすべきであると決定されました。^[13] 2001年、PNGの開発者はアニメーションをサポートするMultiple-image Network Graphics (MNG)形式を公開しました。MNGは中程度のアプリケーションサポートを達成しましたが、主流のWebブラウザーの間では十分ではなく、Webサイト設計者や発行者の間では使用されませんでした。2008年、一部のMozilla開発者は同様の目的でAnimated Portable Network Graphics (APNG)形式を公開しました。APNGは、 GeckoおよびPrestoベースのWebブラウザーでネイティブにサポートされている形式で、SonyのPlayStation Portableシステムのサムネイルにもよく使用されています（通常のPNGファイル拡張子を使用）。2017年には、ChromiumベースのブラウザーがAPNGサポートを採用しました。2020年1月、Microsoft EdgeはChromiumベースになり、APNGのサポートを継承しました。これにより、すべての主要ブラウザーがAPNGをサポートするようになりました。

オリジナルのPNG仕様は、コンピュータグラフィックスの専門家と愛好家の特別グループによって作成されました。フォーマットに関する議論と決定は電子メールで行われました。RFC 2083に記載されているオリジナルの著者は次のとおりです。^[14]

• 編集者: トーマス・バウテル
• 寄稿編集者:トム・レーン
• 著者（姓のアルファベット順）：Mark Adler、Thomas Boutell、Christian Brunschen、Adam M. Costello、Lee Daniel Crocker、Andreas Dilger、Oliver Fromme、Jean-loup Gailly、Chris Herborth、Aleks Jakulin、Neal Kettler、Tom Lane、アレクサンダー リーマン、クリス リリー、デイブ マーティンデール、オーウェン モーテンセン、キース S.ピケンズ、ロバート・P・プール、グレン・ランダース＝パーソン、グレッグ・ロエロフス、ウィレム・ヴァン・シェイク、ガイ・シャルナット、ポール・シュミット、ティム・ウェグナー、ジェレミー・ウォール

PNGファイルは8バイトの 署名で始まります^[15]（右の16進エディター画像を参照）。

ヘッダーの後には一連のチャンクが続き、^[16]それぞれが画像に関する特定の情報を伝えます。チャンクは重要または補助的であると宣言し、理解できない補助チャンクに遭遇したプログラムはそれを無視しても問題ありません。このチャンクベースのストレージ層構造は、コンテナ形式やAmigaのIFFに概念的に似ており、古いバージョンとの互換性を維持しながらPNG形式を拡張できるように設計されています。つまり、前方互換性が提供され、この同じファイル構造（異なる署名とチャンクを使用）が関連するMNG、JNG、およびAPNG形式で使用されます。

チャンクは4つの部分から構成されます:長さ(4バイト、^[17] ビッグエンディアン)、チャンクタイプ/名前(4バイト^[18] )、チャンクデータ(長さバイト)、CRC (巡回冗長コード/チェックサム; 4バイト^[17] )。CRCは、チャンクタイプとチャンクデータに基づいて計算されるネットワークバイトオーダーCRC-32であり、長さに基づいて計算されるものではありません。

チャンク タイプには、大文字と小文字を区別する4 文字のASCII タイプ/名前が与えられます。FourCCと比較してください。名前内の異なる文字の大文字と小文字 (文字の数値のビット 5) は、デコーダーに認識されないチャンクの性質に関する情報を 提供するビット フィールドです。

最初の文字の大文字と小文字は、チャンクがクリティカルかどうかを示します。最初の文字が大文字の場合、チャンクはクリティカルであり、そうでない場合は、チャンクは補助的です。クリティカル チャンクには、ファイルの読み取りに必要な情報が含まれています。デコーダーが認識できないクリティカル チャンクに遭遇した場合、ファイルの読み取りを中止するか、ユーザーに適切な警告を表示する必要があります。

2 番目の文字の大文字と小文字は、チャンクが「パブリック」(仕様または特殊目的のパブリック チャンクのレジストリ内) であるか「プライベート」(標準化されていない) であるかを示します。大文字はパブリック、小文字はプライベートです。これにより、パブリック チャンク名とプライベート チャンク名が互いに競合することがなくなります (ただし、2 つのプライベート チャンク名は競合する可能性があります)。

PNG 仕様に準拠するには、3 番目の文字は大文字にする必要があります。これは将来の拡張用に予約されています。デコーダーは、3 番目の文字が小文字のチャンクを、他の認識されないチャンクと同じように処理する必要があります。

4 番目の文字の大文字と小文字は、チャンクを認識しないエディターでコピーしても安全かどうかを示します。小文字の場合、ファイルの変更の範囲に関係なく、チャンクを安全にコピーできます。大文字の場合、変更が重要なチャンクに影響していない場合にのみコピーできます。

デコーダーは、PNG ファイルを読み取ってレンダリングするために重要なチャンクを解釈できる必要があります。

• IHDR最初のチャンクでなければなりません。このチャンクには、画像の
  • 幅（4バイト）
  • 高さ（4バイト）
  • ビット深度（1 バイト、値 1、2、4、8、または 16）
  • 色の種類 (1 バイト、値 0、2、3、4、または 6)
  • 圧縮方法 (1 バイト、値 0)
  • フィルタ方法 (1 バイト、値 0)
  • インターレース方式（1バイト、値0「インターレースなし」または1「Adam7インターレース」）（合計13データバイト）。^[11]

ワールドワイドウェブコンソーシアムによれば、ビット深度は「サンプルあたりまたはパレットインデックスあたりのビット数（ピクセルあたりではない）」と定義されています。^[11]

• PLTEパレット（色のリスト）が含まれています。
• IDAT画像が含まれており、複数のIDATチャンクに分割される場合があります。このような分割によりファイルサイズはわずかに大きくなりますが、ストリーミング方式でPNGを生成することが可能になります。IDATチャンクには、圧縮アルゴリズムの出力ストリームである実際の画像データが含まれています。^[19]
• IEND画像の終了を示す。IENDチャンクのデータフィールドは0バイト/空である。^[20]

このPLTEチャンクは、カラー タイプ 3 (インデックス カラー) では必須です。カラー タイプ 2 と 6 (トゥルーカラーとアルファ付きトゥルーカラー) ではオプションですが、カラー タイプ 0 と 4 (グレースケールとアルファ付きグレースケール) では使用しないでください。

PNGファイルに保存できるその他の画像属性には、ガンマ値、背景色、テキストメタデータ情報などがあります。PNGはICCカラープロファイルを組み込むことでカラー管理もサポートしています。^[21]

• bKGDデフォルトの背景色を指定します。これは、スタンドアロンの画像ビューア (Web ブラウザではありません。詳細については以下を参照してください) など、より適切な選択肢がない場合に使用することを目的としています。
• cHRMディスプレイの原色と白色点の色度座標を示します。
• cICPITU-T H.273で定義されている色空間、伝達関数、行列係数を指定します。^[22]カラープロファイルを必要とせずにHDR画像で使用することを目的としています。 ^[23]
• dSIGデジタル署名を保存するためのものです。^[24]
• eXIfExifメタデータを保存します。^[25]
• gAMAガンマを指定します。gAMAチャンクは4バイトのみで構成され、その値はガンマ値に100,000を掛けた値を表します。たとえば、ガンマ値1/3.4は29411.7647059（(1/3.4)*(100,000)）と計算され、保存のために整数（29412）に変換されます。^[26]
• hISTヒストグラム、つまり画像内の各色の合計量を保存できます。
• iCCPICC カラー プロファイルです。
• iTXtキーワードとUTF-8テキストが含まれており、可能な圧縮のエンコードと言語タグでマークされた翻訳が含まれています。Extensible Metadata Platform (XMP) は、このチャンクをキーワード「XML:com.adobe.xmp」とともに使用します。
• pHYs意図したピクセルサイズ（またはピクセルアスペクト比）を保持します。pHYには、「単位あたりのピクセル数、X軸」（4バイト）、「単位あたりのピクセル数、Y軸」（4バイト）、「単位指定子」（1バイト）の合計9バイトが含まれます。^[27]
• sBIT（有意ビット）はソースデータの色精度を示します。このチャンクには、色の種類に応じて合計1〜5バイトが含まれます。^{[28] [29] [30]}
• sPLTすべての色範囲が利用できない場合は、使用するパレットを提案します。
• sRGB標準のsRGBカラースペースが使用されていることを示します。sRGBチャンクには1バイトのみが含まれており、「レンダリングインテント」に使用されます（レンダリングインテントには0、1、2、3の4つの値が定義されています）。^[31]
• sTER立体画像用のステレオ画像インジケータチャンク。^[32]
• tEXtISO/IEC 8859-1で表現できるテキストを格納できます。各チャンクには1 つのキーと値のペアがあります。「キー」の長さは 1 文字から 79 文字まででなければなりません。区切り文字は null 文字です。「値」は、最大許容チャンク サイズからキーワードと区切り文字の長さを引いた長さまで、ゼロを含む任意の長さにすることができます。「キー」と「値」のどちらにも null 文字を含めることはできません。先頭または末尾のスペースも許可されません。
• tIME画像が最後に変更された時刻を保存します。
• tRNS透明度情報が含まれます。インデックス付き画像の場合、1 つ以上のパレット エントリのアルファ チャネル値が格納されます。トゥルーカラーおよびグレースケール画像の場合、完全に透明とみなされる単一のピクセル値が格納されます。
• zTXtと同じ制限を持つ圧縮テキスト (および圧縮方法マーカー) が含まれますtEXt。

これらのチャンクの最初の文字が小文字であることは、PNG 仕様には必要ではないことを示しています。一部のチャンクの最後の文字が小文字であることは、関係するアプリケーションが理解できない場合でも、コピーしても安全であることを示しています。

PNG イメージのピクセルは、パレット内のサンプル データのインデックスまたはサンプル データ自体である数値です。パレットは、PLTE チャンクに含まれる別のテーブルです。1 つのピクセルのサンプル データは、1 ～ 4 個の数値の組で構成されます。ピクセル データがパレット インデックスを表すか明示的なサンプル値を表すかに関係なく、数値はチャネルと呼ばれ、イメージ内のすべての数値は同一の形式でエンコードされます。

許可された形式では、各数値を固定ビット数を使用して符号なし整数値としてエンコードします。PNG 仕様では、これをビット深度と呼びます。これは、各チャンネルではなく各ピクセルの合計ビット数を指すために一般的に使用される色深度と同じではないことに注意してください。許可されたビット深度は、各ピクセルに使用される合計ビット数とともに表にまとめられています。

チャネルの数は、画像がグレースケールかカラーか、およびアルファ チャネルがあるかどうかによって異なります。PNG では、カラー タイプと呼ばれる次のチャネルの組み合わせが許可されます。

色の種類は 8 ビット値として指定されますが、下位 3 ビットのみが使用され、その場合でも、上記にリストされている 5 つの組み合わせのみが許可されます。色の種類が有効である限り、隣の表にまとめられているように、ビット フィールドと見なすことができます。

• ビット値 1: 画像データはパレット インデックスを格納します。これはビット値 2 との組み合わせでのみ有効です。
• ビット値2: 画像サンプルには、3 原色をエンコードする3つのデータチャネルが含まれます。それ以外の場合、画像サンプルには、相対輝度をエンコードする1つのデータチャネルが含まれます。
• ビット値 4: 画像サンプルには、ピクセルの不透明度の線形測定値として表現されるアルファ チャネルも含まれます。これは、ビット値 1 との組み合わせでは無効です。

インデックス カラー イメージでは、パレットは常に 3 原色を 8 ビット/チャネル (パレット エントリあたり 24 ビット) の深度で格納します。さらに、パレット エントリの 8 ビット アルファ値のオプション リストを含めることができます。含まれていない場合、またはパレットより短い場合、残りのパレット エントリは不透明であると見なされます。パレットには、イメージのビット深度で許可される数より多くのエントリを含めることはできませんが、それより少ないエントリを含めることはできます (たとえば、8 ビット ピクセルのイメージが 90 色のみを使用する場合、256 色すべてに対するパレット エントリは必要ありません)。パレットには、イメージに存在するすべてのピクセル値のエントリを含める必要があります。

この標準では、インデックス付きカラー PNG は 1 ピクセルあたり 1、2、4、または 8 ビットを持つことができます。アルファ チャネルのないグレースケール画像では、1 ピクセルあたり 1、2、4、8、または 16 ビットを持つことができます。その他はすべて、チャネルあたり 8 または 16 のビット深度を使用します。これにより許可される組み合わせは、上記の表に示されています。この標準では、デコーダーがサポートされているすべてのカラー形式を読み取ることができる必要がありますが、多くの画像エディターはそれらの小さなサブセットしか生成できません。

PNG にはさまざまな透明オプションがあります。トゥルーカラーおよびグレースケール画像では、単一のピクセル値を透明として宣言するか、アルファ チャネルを追加することができます (これにより、任意の割合の部分的な透明度を使用できます)。パレット画像の場合、アルファ値をパレット エントリに追加できます。保存される値の数は、パレット エントリの合計数よりも少ない場合があり、その場合、残りのエントリは完全に不透明であると見なされます。

ピクセルが意図せず透明になるのを避けるために、色の削減の前に、バイナリ透明度のピクセル値のスキャンを実行する必要があります。これは、16 ビット/チャネルの画像をデコードできるシステム (仕様に準拠するために必要なもの) で、8 ビット/チャネルでしか出力できないシステム (最高級のシステムを除くすべてのシステムの標準) で問題を引き起こす可能性が最も高くなります。

アルファストレージは「関連付けられた」（「事前乗算された」）または「関連付けられていない」ことができますが、PNGは「関連付けられていない」（「事前乗算されていない」）アルファで標準化されています^[33]。つまり、画像はアルファエンコードされていません。RGBで表現される放射はピクセルレベルの放射ではありません。つまり、オーバー操作ではRGB放射がアルファで乗算され、放射と遮蔽を適切に表現できません。

PNG は 2 段階の圧縮プロセスを使用します。

• 事前圧縮: フィルタリング (予測)
• 圧縮: DEFLATE

PNG は、LZ77とハフマン コーディングを組み合わせた特許取得されていないロスレス データ圧縮アルゴリズムであるDEFLATE を使用します。zlibなどの許可されたライセンスのDEFLATE 実装は広く利用可能です。

JPEG などの非可逆圧縮形式と比較すると、平均よりも高い圧縮設定を選択すると処理が遅くなりますが、ファイル サイズが大幅に小さくなることはありません。

DEFLATEを適用する前に、データは予測方式で変換されます。画像全体には単一のフィルタ方式が使用され、各画像ラインにはフィルタタイプが選択され、データを変換してより効率的に圧縮できるようになります。^[34]スキャンラインに使用されるフィルタタイプは、インライン解凍を可能にするためにスキャンラインの先頭に追加されます。

現在の PNG 仕様にはフィルタ方法が 1 つしかありません (方法 0 で示される)。したがって、実際には、各行にどのフィルタ タイプを適用するかしか選択肢がありません。この方法では、フィルタは前の隣接ピクセルの値に基づいて各ピクセルの値を予測し、 DPCM の場合と同様に、実際の値からピクセルの予測色を減算します。この方法でフィルタ処理された画像行は、特に上記の行に似ている場合は、生の画像行よりも圧縮率が高くなることがよくあります。これは、予測との差が、すべての可能な画像値に広がるのではなく、通常 0 の周りに集まるためです。これは、個別の行を関連付ける場合に特に重要です。DEFLATE は、画像が 2D エンティティであることを理解せず、画像データをバイトのストリームとしてのみ認識するためです。

フィルタ方式 0 には 5 つのフィルタタイプがあります。各タイプは、左側のピクセル ( A )、上のピクセル ( B )、上と左のピクセル ( C )、またはそれらの組み合わせの対応するバイトに基づいて、各バイト (フィルタリング前の画像データ) の値を予測し、予測値と実際の値の差をエンコードします。フィルタはピクセルではなくバイト値に適用されます。ピクセル値は 1 バイトまたは 2 バイト、またはバイトごとに複数の値になる場合がありますが、バイト境界を越えることはありません。フィルタタイプは次のとおりです。^[35]

Paethフィルタは、 Alan W. Paethのアルゴリズムに基づいています。^[36]ロスレスJPEGで使用されるDPCM のバージョンや、1×2、2×1、または（Paeth予測子の場合）2×2のウィンドウとHaarウェーブレットを使用した離散ウェーブレット変換と比較してください。

圧縮は、行ごとに適応的にフィルタタイプを選択することによりさらに改善されます。この改善と、PNG書き込みソフトウェアで一般的に使用されているこれを実装するヒューリスティックな方法は、Lee Daniel Crockerによって考案されました。彼は、この形式の作成中に多くの画像でこの方法をテストしました。^[37]フィルタの選択は、以下で説明するように、ファイルサイズの最適化の要素です。

インターレースを使用する場合、インターレースの各段階は個別にフィルタリングされるため、各段階を受信するたびに画像を段階的にレンダリングできます。ただし、インターレースを使用すると、一般に圧縮の効果は低くなります。

PNGはオプションで2次元7パスインターレース方式、 Adam7アルゴリズムを提供しています。これはGIFの1次元4パス方式よりも洗練されており、特にバイキュービック補間などの補間アルゴリズムが使用されている場合、転送の早い段階でより鮮明な低解像度画像を表示できます。^[38]

ただし、7 パス方式では、より単純な方式よりもデータの圧縮率が低下する傾向があります。

コア PNG 形式はアニメーションをサポートしていません。MNGはPNG の拡張機能で、アニメーションをサポートしており、PNG グループのメンバーによって設計されました。MNG は PNG の基本構造とチャンクを共有していますが、はるかに複雑で、ファイル シグネチャが異なるため、自動的に標準の PNG デコーダーとの互換性がなくなります。つまり、ほとんどの Web ブラウザーとアプリケーションは MNG をサポートしていないか、サポートを中止しています。

MNGの複雑さから、Mozilla Foundationの開発者らはAPNGを提案した。これはPNGをベースとし、アニメーションをサポートし、MNGよりもシンプルである。APNGは、APNGをサポートしないPNGデコーダーに対して、単一画像表示へのフォールバックを提供する。今日、APNG形式はすべての主要なウェブブラウザでサポートされている。 ^[39] APNGは、Firefox 3.0以上、Pale Moon（全バージョン）、Safari 8.0以上でサポートされている。^[40] Chromium 59.0でAPNGのサポートが追加され、^{[41] [42]} Google Chromeがそれに続いた。Operaはバージョン10～12.1でAPNGをサポートしていたが、バージョン15でBlinkレンダリングエンジンに切り替えた際にサポートが失効した。Opera 46（Chromium 59から継承）で再度サポートが追加された。^[43] Microsoft Edgeは、Chromiumベースのエンジンに切り替えたバージョン79.0からAPNGをサポートしている。

PNGグループは2007年4月にAPNGを採用しないことを決定しました。^[44] ANG、aNIM/mPNG、「PNG in GIF」、およびそのサブセットである「RGBA in GIF」など、いくつかの代替案が議論されていました。^[45]しかし、現在広く支持されているのはAPNGだけです。

現在PNGワーキンググループによって管理されているPNG仕様の第3版の開発により、^[46] APNGは最終的に拡張機能として仕様に組み込まれることになります。^[47]

16 進エディターの形式で表示され、左側には16 進形式でバイト値が表示され、右側にはISO-8859-1の同等の文字が表示されます。認識されない文字と制御文字はピリオドに置き換えられています。さらに、PNG 署名と個々のチャンクは色でマークされています。人間が判読できる型名 (この例では PNG、IHDR、IDAT、および IEND) があるため、簡単に識別できます。

この国際規格を使用する理由:

• 移植性: 送信はソフトウェアおよびハードウェア プラットフォームに依存しません。
• 完全性: トゥルーカラー、インデックスカラー、グレースケール画像を表現できます。
• シリアルでのコーディングとデコード: データ ストリームをシリアルで生成して読み取ることができます。つまり、データ ストリームの形式は、シリアル通信を介してその時点で画像の生成と視覚化に使用されます。
• プログレッシブ プレゼンテーション: 最初はイメージ全体の近似値であるデータ フローを送信し、データ フローが受信されるにつれて徐々に改善されるようにします。
• 伝送エラーに対する健全性: データ ストリームの伝送エラーを正しく検出します。
• ロスレス: ロスなし: フィルタリングと圧縮によりすべての情報が保持されます。
• 効率: プログレッシブ画像の表示、圧縮、フィルタリングは、効率的なデコードと表示を目指します。
• 圧縮: 画像を効率的かつ一貫して圧縮できます。
• 容易さ: 標準の実装は簡単です。
• 互換性: 標準に準拠する任意の PNG デコーダーは、すべての PNG データ ストリームを読み取ることができます。
• 柔軟性: 以前のポイントに影響を与えることなく、将来の拡張やプライベートな追加が可能になります。
• 法的制約の自由: 使用されるアルゴリズムは無料でアクセス可能です。

• 小さな画像の場合、GIF はPNG よりも高い圧縮率を実現できます (以下のファイル サイズに関するセクションを参照)。
• 上記の場合を除き、ほとんどの画像では、GIF ファイルのサイズはインデックス付き PNG 画像よりも大きくなります。
• PNG では、アルファ チャネルの透明度など、GIF よりもはるかに幅広い透明度オプションが提供されます。
• GIFは8ビットのインデックスカラーに制限されていますが、PNGは24ビット（チャネルあたり8ビット）と48ビット（チャネルあたり16ビット）のトゥルーカラーを含むはるかに広い範囲の色深度を提供し、より高い色精度、より滑らかなフェードなどを可能にします。^[50]アルファチャンネルが追加されると、最大64ビット/ピクセル（圧縮前）が可能になります。
• 画像を PNG 形式から GIF に変換する場合、PNG 画像に 256 色以上が含まれていると、ポスタリゼーションにより画像の品質が低下する可能性があります。
• GIF は本質的にアニメーション画像をサポートします。PNG は非公式の拡張機能を介してのみアニメーションをサポートします (上記のアニメーションのセクションを参照)。

PNG画像は古いブラウザではあまりサポートされていません。特にIE6ではPNGのサポートが制限されています。^[51]

JPEG (Joint Photographic Experts Group) 形式は、写真 (および写真のような) 画像の場合、PNG よりも小さいファイルを生成できます。これは、JPEG が写真画像データ用に特別に設計された非可逆エンコード方式を使用しているためです。写真画像データは、通常、ソフトで低コントラストのトランジションと、ある程度のノイズまたは同様の不規則な構造が支配的です。このような画像に高品質の JPEG ではなく PNG を使用すると、ファイル サイズが大幅に増加しますが、品質の向上は無視できます。これと比較して、テキスト、線画、またはグラフィックスを含む画像 (シャープなトランジションと大きな単色領域を含む画像) を保存する場合、PNG 形式は JPEG よりも画像データを圧縮できます。さらに、PNG はロスレスですが、JPEG は高コントラスト領域の周囲に視覚的なアーティファクトを生成します (このようなアーティファクトは、JPG 圧縮で使用される設定によって異なります。低品質 [高圧縮] 設定が使用されている場合は、かなり目立つことがあります)。画像にシャープなトランジションと写真部分の両方が含まれる場合は、2 つの効果のどちらかを選択する必要があります。JPEG は透明度をサポートしていません。

JPEG の非可逆圧縮には世代損失の問題もあり、画像を再度保存するために繰り返しデコードと再エンコードを行うと、そのたびに情報が失われ、画像が劣化します。PNG は可逆であるため、編集する画像の保存に適しています。PNG は写真画像を圧縮する際にかなり効率的ですが、写真画像専用に設計された可逆圧縮形式、たとえばロスレスWebPやAdob​​e DNG (デジタルネガ) もあります。ただし、これらの形式は広くサポートされていないか、独自のものです。画像をロスレスで保存し、配布時にのみ JPEG 形式に変換することで、世代損失を回避できます。

PNG仕様にはデジタルカメラなどのソースからのExif画像データを埋め込むための標準が明示的に含まれていませんが、PNGにEXIFデータを埋め込むための推奨される方法は、非クリティカルな補助チャンクラベルを使用することですeXIf。^[52]

初期の Web ブラウザーは PNG 画像をサポートしていませんでした。JPEG と GIF が主な画像形式でした。GIF の色深度が限られているため、Web ページのグラデーションを含む画像をエクスポートする場合、JPEG がよく使用されていました。ただし、JPEG 圧縮によりグラデーションがわずかにぼやけます。PNG 形式は、ファイル サイズを小さく保ちながら、特定のビット深度で可能な限り正確にグラデーションを再現します。PNG は、Web ブラウザーによる形式のサポートが改善されたため、小さなグラデーション画像に最適な選択肢になりました。最新のブラウザーでは、グラデーションをCSS を使用して作成できるため、 グラデーションを表示するために画像はまったく必要ありません。

JPEG-LSはJoint Photographic Experts Groupによる画像フォーマットですが、上で説明した他の非可逆JPEGフォーマットに比べると、知名度もサポートもはるかに低いです。PNGと直接比較でき^{[説明が必要]}、テスト画像の標準セットがあります。^[53] Waterloo Repertoire ColorSet（JPEG-LS適合性テストセットとは無関係の標準テスト画像セット）では、JPEG-LSは通常PNGよりも10～15％優れたパフォーマンスを発揮しますが、画像によってはPNGの方が50～75％程度大幅に優れたパフォーマンスを発揮します。^[54]そのため、これら両方のフォーマットがオプションであり、ファイルサイズが重要な基準である場合は、画像に応じて両方を検討する必要があります。

タグ イメージ ファイル形式(TIFF) は、非常に幅広いオプションを組み込んだ形式です。このため、TIFF はプロ用画像編集アプリケーション間のやり取りのための汎用形式として便利ですが、アプリケーションにサポートを追加する作業がはるかに大きくなり、画像操作に関係のないアプリケーション (Web ブラウザーなど) ではほとんどサポートされません。拡張性が高いということは、ほとんどのアプリケーションが可能な機能のサブセットのみを提供することを意味し、ユーザーの混乱や互換性の問題が発生する可能性があります。

TIFF で使用される最も一般的な汎用ロスレス圧縮アルゴリズムは、Lempel–Ziv–Welch (LZW) です。この圧縮技術は GIF でも使用され、2003 年まで特許で保護されていました。TIFF は、PNG で使用される圧縮アルゴリズム (つまり、圧縮タグ 0008 ₁₆「Adobeスタイル」) もサポートしており、アプリケーションによる使用とサポートは中程度です。TIFF は、 CCITT Group IVなどの特殊用途のロスレス圧縮アルゴリズムも提供しており、これはPNG の圧縮アルゴリズムよりも優れた方法で2 値画像(例: FAX や白黒テキスト) を圧縮できます。

PNGは非プリマルチプライアルファのみをサポートしていますが^[33]、TIFFは「関連付けられた」（プリマルチプライされた）アルファもサポートしています。

WebPはGoogleが考案したフォーマットで、PNG、JPEG、GIFに代わるものとして考案されました。^{[55] WebPファイルは非可逆圧縮と可逆圧縮の両方が可能ですが、PNGは可逆圧縮のみが可能です。WebPはアニメーションもサポートしており、以前は}GIFファイルでしか実現できませんでした。 ^[56]

しかし、PNGに対するWebPの主な改善点は、ファイルサイズが大幅に削減され、Webサイトに埋め込む際の読み込み時間が短縮されることです。Googleは、ロスレスWebP画像はPNGファイルよりも26%小さいと主張しています。^[57]

WebPはPNGとは異なり、さまざまな画像編集プログラムやソーシャルメディアのウェブサイトと互換性がないという批判を受けています。^[58]また、WebPはすべてのウェブブラウザでサポートされているわけではないため、ウェブ画像ホスティング業者はユーザーに表示するためのフォールバック画像を作成する必要があり、WebPの潜在的なストレージ節約効果が打ち消されてしまいます。^[59]

AVIFはAlliance for Open Mediaによって開発された画像フォーマットです。AVIFはPNG、 GIF、WebPなどの他の画像コーデックの欠点を補うために財団によって設計されました。^[60]

AVIFは一般的にWebPやPNGよりもサイズが小さいです。^[61] AVIFはアニメーションをサポートしていますが、PNGはサポートしておらず、PNGと比較して画像品質が優れています。^[62]

しかし、WebPと同様に、AVIFはPNGよりもサポートされているブラウザやアプリケーションが少ない。^[63]具体的には、AVIFは最も使用されているブラウザであるMicrosoft Edge、Firefox、Google Chromeでサポートされているが、^{[64] [65]} Microsoft Windowsで使用するには追加のダウンロードが必要である。^[60]

PNG形式の公式リファレンス実装はプログラミングライブラリ libpngです。^{[66]これは、}寛容なフリーソフトウェアライセンスの条件の下でフリーソフトウェアとして公開されています。そのため、フリーオペレーティングシステムでは重要なシステムライブラリとしてよく見られます。

PNG 形式は、Adobe Photoshop、CorelのPhoto-PaintおよびPaint Shop Pro、GIMP、GraphicConverter、Helicon Filter、ImageMagick、Inkscape、IrfanView、Pixel image editor、Paint.NET、Xara Photo & Graphic Designerなど、多数のグラフィック プログラム ( Canvaなどのオンライン グラフィック デザイン プラットフォームを含む) で幅広くサポートされています。PNG をサポートする一般的なオペレーティング システムにバンドルされているプログラムには、MicrosoftのPaint、AppleのPhotos / iPhotoおよびPreviewなどがあり、GIMP は一般的なLinuxディストリビューションにバンドルされていることもよくあります。

Adobe Fireworks (旧Macromedia ) は、PNG をネイティブ ファイル形式として使用し、他の画像エディタやプレビュー ユーティリティでフラット化された画像を表示できるようにしています。ただし、Fireworks はデフォルトで、レイヤー、アニメーション、ベクター データ、テキスト、および効果のメタデータも保存します。このようなファイルは直接配布しないでください。Fireworks は、Web ページなどで使用できるように、余分なメタデータなしで最適化された PNG として画像をエクスポートできます。^{[引用が必要]}

PNGのサポートは1997年にInternet Explorer 4.0b1（NTでは32ビットのみ）とNetscape 4.04で初めて登場しました。 ^[67]

フリーソフトウェア財団^[68]やワールドワイドウェブコンソーシアム（W3C） ^[69]、 gif2png ^[70]などのツール、Burn All GIFs ^[71]などのキャンペーンによる呼びかけにもかかわらず、特に透明性に関して、Internet Explorerのサポートが遅れ、バグが多かったため、ウェブサイトでのPNGの採用はかなり遅れていました。^[72]

PNG と互換性のあるブラウザには、Apple Safari、Google Chrome、Mozilla Firefox、Opera、Camino、Internet Explorer、Microsoft Edgeなどがあります。完全な比較については、「Web ブラウザの比較 (画像形式のサポート)」を参照してください。

特に、Internet Explorer（Windows）のバージョン9.0（2011年リリース）未満では、PNG画像を正しくレンダリングできないという問題が多数ありました。^[73]

• 4.0は大きなPNGチャンクでクラッシュします。^[74]
• 4.0には.pngファイルを表示する機能は含まれていませんが^[75]、レジストリの修正があります。^[73]
• 5.0と5.01ではOBJECTのサポートが壊れています。^[76]
• 5.01はWindows 98で黒（または濃い灰色）の背景にパレット画像を印刷しますが、色が大幅に変更されることもあります。^[77]
• 6.0では4097バイトまたは4098バイトのPNG画像を表示できません。^[78]
• 6.0 では、長さがゼロの IDAT チャンクが 1 つ以上含まれる PNG ファイルを開くことができません。この問題は、セキュリティ更新プログラム 947864 (MS08-024) で初めて修正されました。詳細については、Microsoft サポート技術情報の記事「947864 MS08-024: Internet Explorer の累積的なセキュリティ更新プログラム」を参照してください。^[79]
• 6.0ではPNGの表示能力が完全に失われることがあるが、様々な修正が行われている。^[80]
• 6.0以下ではアルファチャンネルの透明度サポートが壊れています（代わりにデフォルトの背景色が表示されます）。^{[81] [82] [83]}
• 7.0以下では、部分的に透明な部分を黒く塗りつぶさずに、 8ビットアルファ透明度と要素の不透明度（ CSS – フィルター：アルファ（不透明度=xx））を組み合わせることはできません。 ^[84]
• 8.0以下ではガンマサポートが不安定または壊れています。^[73]
• 8.0以下では色補正はサポートされていません。^[73]

PNGアイコンは、少なくとも1999年以降、GNOMEなどのデスクトップ環境でLinuxのほとんどのディストリビューションでサポートされています。^[85] 2006年には、Microsoft WindowsのPNGアイコンのサポートがWindows Vistaで導入されました。^{[86] PNGアイコンは、} AmigaOS 4、AROS、macOS、iOS、MorphOSでもサポートされています。さらに、AndroidはPNGを広範に使用しています。

PNGファイルのサイズは、エンコードや圧縮方法によって大きく異なります。これについては「PNG: The Definitive Guide」で説明されており、いくつかのヒントが紹介されています。^[54]

GIFファイルと比較すると、同じ情報 (256 色、補助チャンク/メタデータなし) を持つ PNG ファイルは、効果的な圧縮機で圧縮すると、通常は GIF 画像よりも小さくなります。ファイルと圧縮機によって異なりますが、PNG はやや小さい (10%) から大幅に小さい (50%)、やや大きい (5%) までの範囲になりますが、大きな画像の場合は大幅に大きくなることはめったにありません^{[54] 。これは、PNG の}DEFLATEの性能がGIF のLZWに比べて優れていることと、PNG の予測フィルタの追加された事前圧縮層が 2 次元画像構造を考慮してファイルをさらに圧縮するためです。フィルタされたデータはピクセル間の差をエンコードするため、すべての可能な値に分散されるのではなく、0 に近いところに集まる傾向があり、そのため DEFLATE でより簡単に圧縮できます。ただし、Adobe Photoshop、CorelDRAW、MS Paintの一部のバージョンでは PNG の圧縮率が低いため、GIF の方が効率的であるという印象を与えます^{[54] 。}

PNG ファイルのサイズは、さまざまな要因により異なります。

色深度

色深度はピクセルあたり 1 ～ 64 ビットの範囲になります。

補助チャンク

PNG はメタデータをサポートしています。これは編集には便利ですが、Web サイトなどの表示には必要ありません。

インターレース

Adam7アルゴリズムの各パスは個別にフィルタリングされるため、ファイルサイズが大きくなる可能性があります。^[54]

フィルター

圧縮前の段階では、各行は予測フィルタによってフィルタリングされますが、予測フィルタは行ごとに変更することができます。最終的な DEFLATE ステップは画像全体のフィルタリングされたデータに対して実行されるため、行ごとに最適化することはできません。したがって、各行のフィルタの選択は、ヒューリスティックは存在しますが、非常に多様になる可能性があります。^{[注 1]}

圧縮

追加の計算により、DEFLATE 圧縮機はより小さなファイルを生成できます。

したがって、高色深度、最大メタデータ（色空間情報と表示に影響しない情報を含む）、インターレース、圧縮速度の間ではファイルサイズのトレードオフがあり、これらはすべて、低色深度、補助チャンクが少ないか全くなく、インターレースがなく、調整されているが計算量の多いフィルタリングと圧縮で、大きなファイルを生成します。目的が異なれば、異なるトレードオフが選択されます。最大のファイルはアーカイブと編集に最適かもしれませんが、簡素化されたファイルはウェブサイトで使用するのに最適です。同様に、ファイルを繰り返し編集して保存する場合は高速だが低圧縮が好まれ、ファイルが安定している場合（アーカイブまたは投稿の場合）は低速だが高圧縮が好まれます。インターレースはトレードオフです。インターレースは、大きなファイルの初期のレンダリングを大幅に高速化します（レイテンシが改善されます）が、特に小さなファイルの場合は、ファイルサイズが大きくなり（スループットが減少）、メリットはほとんどありません。^[54]

PNGはロスレス形式ですが、PNGエンコーダーはPNG圧縮を改善するために画像データをロスレス方式で前処理することができます。例えば、トゥルーカラーPNGを256色に量子化すると、インデックスカラータイプを使用してファイルサイズを縮小することができます。^[87]

一部のプログラムは、PNG ファイルを保存するときに他のプログラムよりも効率的ですが、これはプログラムで使用される PNG 圧縮の実装に関係しています。

多くのグラフィック プログラム (Apple のPreviewソフトウェアなど) は、 Web表示には通常不要な大量のメタデータと色補正データを含む PNG を保存します。Adobe Fireworksの最適化されていない PNG ファイルも、サポートされているエディターで画像を編集できるようにするオプションが含まれているため、この点で有名です。また、CorelDRAW (少なくともバージョン 11) は、Internet Explorer (バージョン 6 ～ 8) で開くことができない PNG を生成することがあります。

Adobe Photoshopの CS Suite では、「Web 用に保存」機能 (明示的な PNG/8 の使用も可能) を使用すると PNG ファイルのパフォーマンスが向上しました。

Adobe Fireworks は、デフォルトで多くのプログラムよりも大きな PNG ファイルを保存します。これは、保存形式の仕組みに起因しています。Fireworks の保存機能によって生成された画像には、完全なレイヤーとベクター情報を含む大きなプライベート チャンクが含まれます。これにより、ロスレス編集が可能になります。エクスポートオプションを使用して保存すると、Fireworks の PNG は他の画像エディターで生成されたものと競合しますが、フラット化されたビットマップとしてしか編集できなくなります。Fireworks は、サイズが最適化されたベクター編集可能な PNG を保存できません。

その他の注目すべき低品質の PNG 圧縮ツールの例は次のとおりです。

• Microsoft の Windows XP 用ペイント
• Microsoft Picture It! フォト プレミアム 9

圧縮率が低いと PNG ファイルのサイズは大きくなりますが、画像の品質や他のプログラムとのファイルの互換性には影響しません。

トゥルーカラー画像の色深度を8ビットパレット（GIFなど）に減らすと、結果として得られる画像データは通常はるかに小さくなります。したがって、トゥルーカラーPNGは通常、色を減らしたGIFよりも大きくなりますが、PNGは色を減らしたバージョンを同等のサイズのパレットファイルとして保存できます。逆に、一部のツールでは、画像をPNGとして保存するときに、元のデータが8ビットカラーのみを使用していても自動的にトゥルーカラーとして保存するため、ファイルが不必要に大きくなります。^[54]両方の要因により、PNGファイルは同等のGIFファイルよりも大きいという誤解が生じる可能性があります。

PNG ファイルを最適化するためのさまざまなツールが利用可能です。これらのツールは次のように機能します。

• （オプション）補助チャンクを削除する、
• 色深度を減らすには、次のいずれかを実行します。
  • 画像の色数が256色以下の場合は、RGBではなくパレットを使用します。
  • 画像に2色、4色、または16色が含まれている場合は、より小さなパレットを使用します。
  • （オプション）元の画像のデータの一部を損失なく破棄する。
• 行ごとのフィルタ選択の最適化、および
• DEFLATE 圧縮を最適化します。

• pngcrush は最も古い人気の PNG オプティマイザーです。フィルタ選択と圧縮引数を複数回試行し、最終的に最小のものを選択します。この作業モデルは、ほぼすべての PNG オプティマイザーで使用されています。
• advpng および AdvanceCOMP パッケージの同様の advdef ユーティリティは、PNG IDAT を再圧縮します。選択した圧縮レベルに応じて、速度とファイル サイズのバランスを取りながら、異なる DEFLATE 実装が適用されます。レベル 1 では zlib、レベル 2 では libdeflate、レベル 3 では7-zipのLZMA DEFLATE、レベル 4 ではzopfli です。
• pngout は、作者自身のデフレータ (作者の zip ユーティリティ kzip と同じ) を使って作成されましたが、色削減 / フィルタリングのすべての機能を保持しています。ただし、pngout では、1 回の実行で複数のフィルタの試行を行うことはできません。商用 GUI バージョンの pngoutwin を使用するか、試行を自動化するラッパーを使用するか、フィルタを 1 行ずつ保持しながら独自のデフレータを使用して再圧縮することをお勧めします。^{[注 2]}
• zopflipngも、独自のデフレータである zopfli を使って作成されました。これは、pngcrush のすべての最適化機能 (試行の自動化を含む) を備えており、非常に優れていますが、遅いデフレータを提供します。

それぞれの機能の簡単な比較を以下に示します。

zopflipng が利用可能になる前は、png の最適化を実行するための実際的な良い方法は、最適な圧縮のために 2 つのツールを順番に組み合わせて使用​​することでした。1 つはフィルターを最適化し (補助的なチャンクを削除)、もう 1 つは DEFLATE を最適化します。pngout は両方を提供しますが、1 回の実行で指定できるフィルターの種類は 1 つだけなので、ラッパー ツールと一緒に使用したり、advdef のように再デフレーターとして機能する pngcrush [注 2] と組み合わせて使用​​したりでき ます^。

補助的なチャンクを削除するために、ほとんどの PNG 最適化ツールには、PNG ファイルからすべての色補正データ (ガンマ、ホワイト バランス、ICC カラー プロファイル、標準 RGB カラー プロファイル) を削除する機能があります。これにより、多くの場合、ファイル サイズが大幅に小さくなります。たとえば、pngcrush でこれを実現するには、次のコマンドライン オプションを使用します。

pngcrush -rem gAMA -rem cHRM -rem iCCP -rem sRGB InputFile.png OutputFile.png

pngcrush、pngout、zopflipng はすべて、フィルタ タイプ 0～4 のいずれかをグローバルに適用する (すべての行に同じフィルタ タイプを使用する) か、「疑似フィルタ」(番号 5) を使用するオプションを提供します。疑似フィルタは、適応アルゴリズムを使用して各行にフィルタ タイプ 0～4 のいずれかを選択します。Zopflipng は、フィルタリングを最適化しようとするブルート フォース検索を含む 3 つの異なる適応方法を提供します。^{[注 7]}

pngoutとzopflipngは、入力画像に存在するラインごとのフィルタセットを 保存/再利用するオプションを提供します^{[注2] [注8] 。}

pngcrush と zopflipng には、1 回の実行でさまざまなフィルター戦略を試して最適なものを選択するオプションがあります。pngout のフリーウェアのコマンドライン バージョンではこの機能は提供されていませんが、商用バージョンの pngoutwin では提供されています。^{[注 9]}

ZopfliとLZMA SDK は、パフォーマンスを犠牲にしてzlibリファレンス実装よりも高い圧縮率を実現できるDEFLATE実装を提供します。AdvanceCOMP では、これらのライブラリのいずれかを使用して PNG ファイルを再圧縮できます。さらに、PNGOUT には独自の DEFLATE 実装が含まれています。 advpngadvdef

advpngにはフィルターを適用するオプションがなく、常にフィルター 0 をグローバルに使用します (画像データはフィルター処理されません)。したがって、画像がフィルター処理によって大幅に恩恵を受ける場合には使用しないでください。対照的に、advdef同じパッケージの は PNG 構造を処理せず、再デフレーターとしてのみ機能し、既存のフィルター設定を保持します。

Windows Vista 以降のバージョン用のアイコンにはPNG サブイメージが含まれている可能性があるため、最適化はそれらにも適用できます。少なくとも 1 つのアイコン エディター(Pixelformer) は、 ICOファイルを保存する際に特別な最適化パスを実行し、サイズを縮小することができます。FileOptimizer (上記) も ICO ファイルを処理できます。

macOS のアイコンにはPNG サブイメージも含まれる可能性がありますが、そのようなツールは利用できません。^{[引用が必要]}

• コンピュータグラフィックス、以下を含む:
• 画像編集
• 画像ファイル形式
• 関連するグラフィックファイル形式
  • APNGアニメーション PNG
  • JPEG ネットワーク グラフィックス(JNG)
  • 複数画像ネットワークグラフィックス(MNG)
• 類似のファイル形式
  • ポータブルアイコン用のX PixMap
• スケーラブルベクターグラフィックス
• ウェブP

• Roelofs, Greg (1997年4 月)。「Linux Gazette: ポータブル ネットワーク グラフィックス (PNG) 形式の歴史」。Linux Journal。1997 ( 36 頁)。Specialized Systems Consultants, Inc. ISSN  1075-3583。
• Roelofs, Greg (2003)。PNG : The Definitive Guide (第 2 版)。O'Reilly Media。ISBN 1-56592-542-4。
• 「ポータブル ネットワーク グラフィックス (PNG) 仕様」(第 2 版) 。W3C。2003年 11 月 10 日。

• PNG仕様
• PNGホームページ
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• グレッグ・ローロフスによるPNGの物語
• インラインPNG画像をテストする
• RFC 2083
• PNGカラー補正に関する詳細情報
• PHP で動的な PNG ファイルを生成する GD ライブラリ
• PNG Adam7インターレース
• PNG ファイルでの Web シェルのエンコード: IDAT ブロック内で人間が判読可能なデータをエンコードします。