9.3.3. PNG 模块功能说明

9.3.3.1. 原理框图

PNG 解码模块主要包括：Bits读取模块、Huffman解码、LZ77 Dec模块、PNG DeFilter模块、Crop模块。

zlib/gzip 解压缩复用 PNG 解码模块

9.3.3.2. PNG 解码

PNG 文件结构

PNG数据块，由标准数据块和辅助数据块组成，如下给出基本的PNG数据块说明：

数据块符号	数据块名称	多数据块	是否可选
IHDR	文件头数据块	否	否
PLTE	调色板数据块	否	否
tRNS	图像透明数据块	否	否
IDAT	图像数据块	多数据块	是
IEND	图像结束数据块	否	否

在IHDR中可以获取到PNG图片的宽，高，位深，颜色类型，Interlace Method等参数。本模块对PNG标准的支持情况如下：

域名	标准定义	本模块是否支持
位深	索引彩色图像：1，2，4，8	是
	灰度图像：1，2，4，8或16	否
	真彩色图像：8或者16	支持8bits，不支持16bits
颜色格式	0：灰度图像，1，2，4，8或16	否
	2：真彩色图像	是
	3：索引彩色图像，1，2，4或8	是
	4：带α通道数据的灰度图像，8或16	否
	6：带α通道数据的真彩色图像，8或16	支持8bits，不支持16bits
扫描方式	0：非隔行扫描	是
扫描方式	1：Adam7	否

PNG图片的码流数据都在数据块IDAT中，IDAT中是以zlib格式的压缩码流，在zlib压缩之前，可以采用Filter算法对原始数据进行处理，有助于提升压缩率。

PNG图像如下如所示，X表示当前要进行Filter的像素，A为当前像素左边像素，B为当前像素上边像素，C为当前像素左上边像素，则对Fiter的说明如下所示：

Filter类型	函数	Filter方式
0	无	保留原始数据
1	减	减去A
2	上	减去B
3	平均	根据A和B取平均，并向下取整
4	Paeth	使用最接近与A+B-C的A、B或者C

PNG 图像的解码流程

PNG解码流程中的虚线框部分是由硬件实现，虚线框外部的PNG parser和Read zlib Header需要软件解析。蓝色部分是PNG解码和zlib不一样的地方，zlib解码后，每一行都需要进行Defilter处理，恢复原始的像素。

小技巧

PNG图片的deflate数据可能存放在多个IDAT数据块中，硬件不支持解析IDAT，所以需与软件配合才能完成解码。

软件解析所有IDAT数据，并把IDAT中的deflate数据拷贝到一块物理连续buffer中；
硬件读取该buffer中的deflate数据并完成解码

PNG 图片解码后处理

解码后 PNG 图像支持 Crop 处理：将图像中的一块矩形区域数据搬移到目标图像的指定矩形区域中。

9.3.3.3. zlib解码

zlib封装结构如下：

zlib格式是对Deflate格式的一种封装。CMF是压缩方式的描述， FLG中的FDICT标记了是否使用预先设置的字典，目前不支持FDICT为1的情况。ADLER32为类似于CRC32的校验码。zlib封装详细说明请参考RFC1950。

zlib封装部分由软件解析，Deflate码流部分，由硬件Inflate模块解析，硬件解码完成后生成对应的ADLER32校验码，然后由软件比较硬件生成的校验码和zlib格式封装中ADLER32是否一致。如果一致则说明zlib解码正确。

9.3.3.4. gzip解码

gzip封装结构如下：

gzip也是对Deflate压缩格式的一种封装。对Deflate格式加入了头信息和尾部信息。gzip对原始码流用CRC32校验，和zlib中的校验方式不同。并且尾部加入了4 bytes 的原始码流的size信息。硬件解码时候，可以根据size的大小，来申请输出Buffer。gzip封装的详细说明请参考RFC1952。

gzip封装部分由软件解析，Deflate码流部分，由硬件Inflate模块解析，硬件解码完成后生成对应的CRC32校验码，然后由软件比较硬件生成的校验码和gzip格式封装中CRC32是否一致。如果一致则说明gzip解码正确。