Java ImageIO灰度PNG问题

Question

我有一个我想尝试的灰度图像（实际上是“lena”）。我得到了一个512x512的PNG文件，有216种灰色阴影。

事情是这样的，当我用JavaImageIO阅读它时，就像这样：

    String name = args[0];
    File fi = new File(name);
    BufferedImage img = ImageIO.read(fi);

我得到一个只有154种颜色的BuffereImage！我只是意识到了这一点，因为我处理过的图像看起来发黄，缺乏深黑色。

更令人恼火的是，当我使用XnView将PNG转换为GIF时，这是一个无损的过程，在这种情况下，用上面的代码读取GIF，我的BuffereImage中得到了所有216种颜色。

是否有一些文档或描述，当ImageIO读取PNG时，我的PNG会发生什么？有解决这个问题的设置吗？我在最近的JDK1上做了这些实验。8.只是我现在对Java PNG支持失去了信任，以后我会使用彩色PNG。

Answer 1

不知何故，您已将图像从线性灰度（gamma=1.0）转换为sRGB灰度（gamma=1/2.2）。这可以用GraphicsMagick演示。从莱娜开始。从维基百科下载png，然后删除sRGB块以创建lena。那么巴布亚新几内亚

gm convert lena.png -colorspace gray -depth 8 -strip lena-gray.png

lena-gray.png有216种颜色

gm convert lena-gray.png -gamma 2.2 -depth 8 -strip lena-gray-gm22.png

lena-gray-gm22.png有154种颜色，看起来褪色或褪色。

我在libpng-1.6.17中使用graphicsmagick（1.4版）的最新测试版。

要计算我使用ImageMagick的颜色：

identify -verbose file.png | grep Colors

我曾经用过

pngcheck -v file.png

来验证Lenna。png包含IHDR、sRGB、IDAT和IEND块，而lena gray。png和lena-gray-gm22。png只包含IHDR、IDAT和IEND块。

Answer 2

欢迎来到Java隐式颜色管理的“伟大”世界！

对于Java（至少是ImageIO），内部的一切都是sRGB，它隐含地进行颜色管理，这对于一个人真正想要做的事情通常是适得其反的。对于灰度图像，至少在大多数读者中使用ImageIO，至少对于没有嵌入式ICC配置文件的灰度图像（我还没有测试其他），Java自动“分配”一个WhitePoint=D50， Gamma=1.0的ICC配置文件。我也偶然发现了这一点。

然后，当你访问像素时（我假设你使用img.getRGB（）或类似的东西？），实际上，您可以访问sRGB值（Windows上Java的默认颜色空间）。

结果是，当转换为sRGB时，它的伽马值约为2.2（sRGB的伽马值实际上有点复杂，但总体接近2.2），这会有效地对图像应用（1/gamma）=2.2的伽马校正，（a）使图像看起来“亮”，以及（b）由于伽马校正从256到256离散值，也会有效地减少一些灰度。

如果以不同的方式访问BuffereImage的数据，也可以看到效果：a）访问配置文件：

ColorSpace colorSpace = img.getColorModel().getColorSpace();
if ( colorSpace instanceof ICC_ColorSpace ) {
    ICC_Profile profile = ((ICC_ColorSpace)colorSpace).getProfile();
    if ( profile instanceof ICC_ProfileGray ) {
        float gamma = ((ICC_ProfileGray)profile).getGamma();
        system.out.println("Gray Profile Gamma: "+gamma); // 1.0 !
    }
}

b） 以不同的方式访问某些像素值。。。

//access sRGB values (Colors translated from img's ICC profile to sRGB)
System.out.println( "pixel 0,0 value (sRGB): " + Integer.toHexString(img.getRGB(0,0)) ); // getRGB() actually means "getSRGB()"
//access raw raster data, this will give you the uncorrected gray value
//as it is in the image file
Raster raster = image.getRaster();
System.out.println( "pixel 0,0 value (RAW gray value): " + Integer.toHexString(raster.getSample(0,0,0)) );

如果像素（0,0）不是100%黑色或100%白色，您将看到sRGB值比灰度值“更高”，例如gray=d1-

从我的角度来看，它不仅可以降低您的灰度级别，还可以使您的图像更轻（大约与应用1/gamma值为2.2的gamma校正相同）。如果Java没有嵌入式ICC Profile的灰色图像，要么将灰色转换为R=G=B=grayValue的sRGB，要么分配一个ICC Gray Profile WhitePoint=D50， Gamma=2.2（至少在Windows上），这将更合乎逻辑。由于sRGB不完全是Gamma 2.2，后者仍然会让您失去一些灰色调。

关于使用GIF的原因：GIF格式没有“灰度”或ICC配置文件的概念，因此您的图像是256色调色板图像（256色恰好是256个灰度）。打开GIF时，Java假定RGB值为sRGB。

解决方案：根据您的实际用例，您的解决方案可能是访问每个图像像素的光栅数据（灰色=raster.get样本（x， y，0））并将其放入sRGB图像设置R=G=B=灰色。不过，可能有更优雅的方法。

关于你对java或PNG的信任：由于java ImageIO的隐式颜色转换，我在很多方面都在与之斗争。我们的想法是在开发人员不需要太多颜色管理知识的情况下内置颜色管理。只要您只使用sRGB（并且您的输入也是sRGB，或者没有颜色配置文件，因此可以合法地认为是sRGB），这在一定程度上是有效的。如果输入图像中有其他颜色空间（例如AdobeRGB），问题就会出现。灰色也是另一回事，尤其是ImageIO假设伽马=1.0的（不寻常的）灰色轮廓。现在要理解ImageIO在做什么，您不仅需要了解颜色管理的基本知识，还需要了解java在做什么。我在任何文档中都没有找到这个信息！一句话：ImageIO做的事情肯定被认为是正确的。这往往不是你所期望的，你可能需要更深入地挖掘，找出原因，或者改变行为，如果这不是你想做的。