PNG は Portable Network Graphics の略です。1990 年代半ばに、GIF の代わりが必要だった開発者によって設計されました。当時、GIF が使っていた圧縮方式は特許で保護されていたためです。その結果として、すべてのピクセルをそのまま保持できる、無料で仕様が公開された形式が生まれ、後に World Wide Web Consortium や ISO によって標準として採用されました。現在 PNG は、スクリーンショットキーで撮った画像や、ロゴの書き出し、表計算ソフトから保存したグラフなどに使われています。
PNG が画像を保存する仕組み
PNG は可逆圧縮（ロスレス）形式です。ファイルは圧縮されますが、データは一切捨てられず、展開すると元のピクセルが完全に復元されます。処理は 2 段階で行われます。まずフィルタ処理で、各ピクセル行を近くのピクセルとの差分として書き換え、なだらかな領域を小さな数値が長く続くデータに変えます。次に汎用の圧縮プログラムが、それらの数値を ZIP アーカイブと同じ方式で圧縮します。
PNG は「チャンク」と呼ばれるラベル付きブロックを連結して構成されます。必須なのは 3 種類です。画像サイズ、色の種類、ビット深度を記述するチャンク、圧縮されたピクセルデータを 1 つ以上格納するチャンク、そして終端を示すチャンクです。それ以外は任意であり、これによって形式を拡張できます。PNG にはグレースケール、パレットを使ったインデックスカラー、チャンネルあたり 8 ビットまたは 16 ビットのフルカラーを格納できます。また、本物のアルファチャンネルを持ち、各ピクセルを完全な不透明から完全な透明、さらにその中間のどの状態にもできます。そのため、PNG はロゴやソフトな縁を持つインターフェイス用グラフィックに適した形式です。基本仕様では 1 枚の静止画像だけを扱い、アニメーションは APNG と呼ばれる後発の拡張機能としてのみサポートされています。
PNG が保持するメタデータ
メタデータとは、ピクセルと並んでファイル内に保存される説明情報のことです。PNG では任意のチャンクとして保持され、テキストはプレーンテキスト、圧縮テキスト、または言語タグ付きテキストとして保存できます。同じ項目を複数の言語で用意することも可能です。
- 登録済みテキストキーワードはシンプルなメタデータで、レポートでは次の名前ごとに一覧表示されます:
Title、Author、Description、Copyright、Creation Time、Software、Source、Comment、Disclaimer、Warning。Softwareは多くのエディタが自分の名前を書き込むため、もっともよく目にする項目です。 - XMP は Adobe による XML ベースのメタデータ標準で、言語タグ付きテキストチャンクの中に格納されます。画像の作成者、キーワード、レーティング、どのプログラムが画像を編集したかという編集履歴などは、通常ここに保存されます。
- EXIF はカメラ用メタデータの標準規格で、元の PNG 仕様には含まれていませんでしたが、その後専用チャンクとして追加されました。そのため PNG も、GPS 座標を含むカメラ情報ブロック一式を保持できますが、実際に含まれているのは、写真から変換された PNG の場合がほとんどです。
- 色と表示に関するチャンクもメタデータの一部です。埋め込み ICC カラープロファイル、ガンマ値や色度点、背景色、そして 1 メートルあたりのピクセル数を記録する物理解像度チャンクなどがあり、ここから画像の DPI 値が導かれます。
スクリーンショットや書き出したグラフィックは、通常カメラ写真ほど多くの情報を含みませんが、PNG が匿名だと決めつけることはできません。JPG を PNG に変換すると、元の EXIF や GPS データがそのまま引き継がれることがあります。エディタの設定で作成者名などが登録されていれば、作成者や XMP の creator 項目にあなたの名前が書き込まれます。また、Software や編集履歴の項目からは、どのプログラムが、場合によってはそのバージョンまで、ファイルを生成したかが分かります。
PNG を使うべきとき
ピクセルを正確に保つ必要がある場合や、透過が必要な画像には PNG を使いましょう。スクリーンショット、図解、グラフ、ロゴ、アイコン、ベタ塗りのイラスト、文字を含む画像などに適しています。シャープなエッジはシャープなまま残り、何度保存しても画質が劣化しません。
JPG と比較した場合は分かりやすいトレードオフがあります。写真を PNG で保存すると、見た目の差がほとんどないのにファイルサイズは数倍になることが多いため、写真には JPG や WebP、HEIC などの新しい形式の方が向いています。GIF と比べると、静止画像に関しては PNG の方が明らかに優れています。256 色ではなくフルカラーを扱え、1 色だけの透過ではなく滑らかな半透明も表現できます。GIF に残された唯一の利点はアニメーションです。