JS轻量级PNG处理利器UPNG.js的API解析和实战应用

鹏多多2025-08-28 9:44

1. 介绍

UPNG.js是一个轻量级的纯JavaScript库，专注于PNG图像的解析、编码和处理。它不依赖任何其他库，可在浏览器和Node.js环境中运行，为开发者提供了在前端直接处理PNG图像的能力，无需后端支持。

2. 核心API与属性

下面是主要的一些方法：

2.1. 主要方法

2.1.1. UPNG.decode(buffer)

  • 描述：解析PNG图像数据
  • 参数 ：buffer - 包含PNG数据的Uint8Array
  • 返回 ：包含图像信息的对象，具有以下属性：
    • width：图像宽度
    • height：图像高度
    • depth：位深度
    • ctype：颜色类型
    • data：图像像素数据（Uint8Array）
    • palette：调色板数据（如果有）
    • trns：透明度数据（如果有）

2.1.2. UPNG.encode(frames, width, height, ctype, [depth])

  • 描述：将图像数据编码为PNG格式
  • 参数 ：
    • frames：包含一个或多个帧的数组，每个帧是Uint8Array类型的像素数据
    • width：图像宽度
    • height：图像高度
    • ctype：颜色类型（1=灰度, 2=RGB, 3=索引色, 4=灰度+Alpha, 6=RGBA）
    • depth：位深度（可选，默认8）
  • 返回：包含PNG数据的Uint8Array

2.1.3. UPNG.toRGBA8(img)

  • 描述：将解码后的图像转换为RGBA8格式
  • 参数 ：img - 由UPNG.decode()返回的图像对象
  • 返回：包含RGBA8格式像素数据的Uint8Array

2.1.4. UPNG.resize(img, width, height)

  • 描述：调整图像大小
  • 参数 ：
    • img - 由UPNG.decode()返回的图像对象
    • width - 新宽度
    • height - 新高度
  • 返回：调整大小后的图像对象

2.1.5. UPNG.strip(buffer)

  • 描述：移除PNG图像中的元数据（如注释、ICC配置文件等）
  • 参数 ：buffer - 包含PNG数据的Uint8Array
  • 返回：处理后的PNG数据Uint8Array

2.2. 辅助方法

  • UPNG.text(buffer, texts)：添加文本元数据到PNG
  • UPNG.join(images, delays)：将多个图像合并为一个APNG动画
  • UPNG.diff(prev, curr)：计算两个图像的差异，用于优化动画帧

3. 基本使用示例

3.1. 在浏览器中解码并显示PNG

通过fetch加载PNG图像，使用UPNG.decode解析数据，转换为RGBA8格式后，通过Canvas渲染到页面。

javascript 复制代码 
// 从URL加载PNG并显示
fetch('image.png')
  .then(response => response.arrayBuffer())
  .then(buffer => {
    const uint8Buffer = new Uint8Array(buffer);
    // 解码PNG
    const img = UPNG.decode(uint8Buffer);
    // 转换为RGBA8格式
    const rgba = UPNG.toRGBA8(img);
    
    // 创建canvas并显示图像
    const canvas = document.createElement('canvas');
    canvas.width = img.width;
    canvas.height = img.height;
    const ctx = canvas.getContext('2d');
    const imageData = ctx.createImageData(img.width, img.height);
    imageData.data.set(rgba);
    ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
    
    document.body.appendChild(canvas);
  });

3.2. 编码并下载PNG图像

创建红色100x100的RGBA像素数据，使用UPNG.encode编码为PNG格式，再通过Blob和下载链接实现图像下载。

javascript 复制代码 
// 创建一个简单的红色100x100图像
const width = 100;
const height = 100;
const size = width * height * 4; // RGBA格式
const data = new Uint8Array(size);

// 填充红色
for (let i = 0; i < size; i += 4) {
  data[i] = 255;     // R
  data[i + 1] = 0;   // G
  data[i + 2] = 0;   // B
  data[i + 3] = 255; // A (不透明)
}

// 编码为PNG
const pngBuffer = UPNG.encode([data], width, height, 6); // 6 = RGBA

// 创建下载链接
const blob = new Blob([pngBuffer], { type: 'image/png' });
const url = URL.createObjectURL(blob);
const a = document.createElement('a');
a.href = url;
a.download = 'red-square.png';
a.click();

// 清理
URL.revokeObjectURL(url);

3.3. 调整图像大小

基于已解码的图像对象，使用UPNG.resize调整尺寸至200x200，再重新编码为PNG。

javascript 复制代码 
// 假设我们已经有了解码后的img对象
const resizedImg = UPNG.resize(img, 200, 200); // 调整为200x200
const resizedPng = UPNG.encode([UPNG.toRGBA8(resizedImg)], 200, 200, 6);

3.4. 在Node.js中使用

通过Node.js的fs模块读取本地PNG文件，解码后调整尺寸（缩小为原尺寸的1/2），重新编码并保存到本地。

javascript 复制代码 
const fs = require('fs');
const UPNG = require('upng-js');

// 读取PNG文件
const buffer = fs.readFileSync('input.png');
// 解码
const img = UPNG.decode(buffer);
// 处理 - 例如调整大小
const resized = UPNG.resize(img, img.width / 2, img.height / 2);
// 编码
const outputBuffer = UPNG.encode([UPNG.toRGBA8(resized)], resized.width, resized.height, 6);
// 保存
fs.writeFileSync('output.png', outputBuffer);

4. 实际应用场景

在前文介绍了UPNG.js的基本API和用法后，这里补充几个更贴近实际开发需求的应用场景示例，帮助你更好地理解如何在项目中使用这个库。

4.1. 前端图像压缩工具

在浏览器中实现PNG图像压缩：通过读取用户选择的PNG文件，根据质量参数调整颜色类型（如RGBA转RGB）和位深度，解码后重新编码，最终生成压缩后的PNG并提供预览和下载。

javascript 复制代码 
// 图像压缩函数
async function compressPng(file, quality = 0.8) {
  // 读取文件
  const arrayBuffer = await file.arrayBuffer();
  const buffer = new Uint8Array(arrayBuffer);
  
  // 解码图像
  const img = UPNG.decode(buffer);
  
  // 根据质量参数决定压缩策略
  let ctype = img.ctype;
  let depth = img.depth;
  
  // 降低质量：如果是RGBA，尝试转为RGB（移除透明度）
  if (quality < 0.7 && ctype === 6) {
    ctype = 2; // 转为RGB
  }
  
  // 降低位深度
  if (quality < 0.5 && depth > 8) {
    depth = 8;
  }
  
  // 转换为RGBA8格式
  const rgba = UPNG.toRGBA8(img);
  
  // 编码为新的PNG
  const compressedBuffer = UPNG.encode([rgba], img.width, img.height, ctype, depth);
  
  // 计算压缩率
  const originalSize = buffer.length;
  const compressedSize = compressedBuffer.length;
  const compressionRatio = (compressedSize / originalSize).toFixed(2);
  
  console.log(`压缩完成: 原始大小 ${originalSize} bytes, 压缩后 ${compressedSize} bytes, 压缩率 ${compressionRatio}`);
  
  // 返回压缩后的文件
  return new Blob([compressedBuffer], { type: 'image/png' });
}

// 使用示例
document.getElementById('fileInput').addEventListener('change', async (e) => {
  const file = e.target.files[0];
  if (!file || !file.type.match('image/png')) return;
  
  const compressedBlob = await compressPng(file, 0.6);
  
  // 显示压缩后的图像
  const img = document.createElement('img');
  img.src = URL.createObjectURL(compressedBlob);
  document.body.appendChild(img);
  
  // 提供下载链接
  const a = document.createElement('a');
  a.href = img.src;
  a.download = 'compressed_' + file.name;
  a.textContent = '下载压缩后的图像';
  document.body.appendChild(a);
});

4.2. 前端图像裁剪工具

实现简单的PNG图像裁剪功能：加载图像后，指定裁剪区域（x、y坐标及宽高），通过像素数据提取裁剪区域的RGBA值，重新编码为新的PNG并通过Canvas显示裁剪结果。

javascript 复制代码 
// 裁剪图像函数
function cropPng(img, x, y, width, height) {
  // 确保裁剪区域在图像范围内
  x = Math.max(0, Math.min(x, img.width));
  y = Math.max(0, Math.min(y, img.height));
  width = Math.min(width, img.width - x);
  height = Math.min(height, img.height - y);
  
  // 转换为RGBA8格式以便处理
  const rgba = UPNG.toRGBA8(img);
  const croppedData = new Uint8Array(width * height * 4);
  
  // 提取裁剪区域的像素
  for (let row = 0; row < height; row++) {
    for (let col = 0; col < width; col++) {
      const srcIndex = ((y + row) * img.width + (x + col)) * 4;
      const destIndex = (row * width + col) * 4;
      
      // 复制RGBA值
      croppedData[destIndex] = rgba[srcIndex];     // R
      croppedData[destIndex + 1] = rgba[srcIndex + 1]; // G
      croppedData[destIndex + 2] = rgba[srcIndex + 2]; // B
      croppedData[destIndex + 3] = rgba[srcIndex + 3]; // A
    }
  }
  
  // 编码为新的PNG
  return UPNG.encode([croppedData], width, height, 6); // 6 = RGBA
}

// 使用示例
async function handleCrop() {
  // 加载图像
  const response = await fetch('image.png');
  const buffer = new Uint8Array(await response.arrayBuffer());
  const img = UPNG.decode(buffer);
  
  // 裁剪图像 (x=50, y=50, width=200, height=200)
  const croppedBuffer = cropPng(img, 50, 50, 200, 200);
  
  // 显示裁剪结果
  const canvas = document.createElement('canvas');
  canvas.width = 200;
  canvas.height = 200;
  const ctx = canvas.getContext('2d');
  
  // 将裁剪后的图像数据绘制到canvas
  const croppedImg = UPNG.decode(croppedBuffer);
  const croppedRgba = UPNG.toRGBA8(croppedImg);
  const imageData = ctx.createImageData(200, 200);
  imageData.data.set(croppedRgba);
  ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
  
  document.body.appendChild(canvas);
}

4.3. 创建简单的APNG动画

利用UPNG.js支持多帧编码的特性，创建APNG动画：生成红、绿、蓝三帧像素数据，设置每帧延迟300ms，编码为APNG格式后，在页面显示动画并提供下载。

javascript 复制代码 
// 创建APNG动画
async function createAnimation() {
  // 创建3帧动画
  const width = 200;
  const height = 200;
  const frames = [];
  const delays = []; // 每帧的延迟时间（以毫秒为单位）
  
  // 第一帧：红色
  const frame1 = new Uint8Array(width * height * 4);
  for (let i = 0; i < frame1.length; i += 4) {
    frame1[i] = 255;     // R
    frame1[i + 1] = 0;   // G
    frame1[i + 2] = 0;   // B
    frame1[i + 3] = 255; // A
  }
  frames.push(frame1);
  delays.push(300); // 显示300ms
  
  // 第二帧：绿色
  const frame2 = new Uint8Array(width * height * 4);
  for (let i = 0; i < frame2.length; i += 4) {
    frame2[i] = 0;       // R
    frame2[i + 1] = 255; // G
    frame2[i + 2] = 0;   // B
    frame2[i + 3] = 255; // A
  }
  frames.push(frame2);
  delays.push(300);
  
  // 第三帧：蓝色
  const frame3 = new Uint8Array(width * height * 4);
  for (let i = 0; i < frame3.length; i += 4) {
    frame3[i] = 0;       // R
    frame3[i + 1] = 0;   // G
    frame3[i + 2] = 255; // B
    frame3[i + 3] = 255; // A
  }
  frames.push(frame3);
  delays.push(300);
  
  // 编码为APNG
  const apngBuffer = UPNG.encode(frames, width, height, 6, 8, delays);
  
  // 显示动画
  const img = document.createElement('img');
  img.src = URL.createObjectURL(new Blob([apngBuffer], { type: 'image/png' }));
  document.body.appendChild(img);
  
  // 提供下载
  const a = document.createElement('a');
  a.href = img.src;
  a.download = 'color-animation.png';
  a.textContent = '下载动画';
  document.body.appendChild(a);
}

// 调用函数创建动画
createAnimation();

4.4. 图像水印添加工具

给PNG图像添加文字水印：解码图像后转为RGBA8格式，通过临时Canvas绘制图像和半透明白色文字水印，再从Canvas获取带水印的像素数据，重新编码为PNG并显示。

javascript 复制代码 
// 添加水印函数
async function addWatermark(pngBuffer, text) {
  // 解码图像
  const img = UPNG.decode(pngBuffer);
  const rgba = UPNG.toRGBA8(img);
  
  // 创建临时canvas用于绘制水印
  const canvas = document.createElement('canvas');
  canvas.width = img.width;
  canvas.height = img.height;
  const ctx = canvas.getContext('2d');
  
  // 将图像数据绘制到canvas
  const imageData = ctx.createImageData(img.width, img.height);
  imageData.data.set(rgba);
  ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
  
  // 绘制水印文字
  ctx.fillStyle = 'rgba(255, 255, 255, 0.5)'; // 半透明白色
  ctx.font = '24px Arial';
  ctx.textAlign = 'center';
  ctx.textBaseline = 'middle';
  ctx.fillText(text, img.width / 2, img.height / 2);
  
  // 从canvas获取带水印的图像数据
  const watermarkedData = ctx.getImageData(0, 0, img.width, img.height).data;
  
  // 编码为新的PNG
  return UPNG.encode([watermarkedData], img.width, img.height, 6);
}

// 使用示例
async function processImageWithWatermark() {
  // 加载图像
  const response = await fetch('photo.png');
  const buffer = await response.arrayBuffer();
  
  // 添加水印
  const watermarkedBuffer = await addWatermark(new Uint8Array(buffer), 'My Watermark');
  
  // 显示结果
  const img = document.createElement('img');
  img.src = URL.createObjectURL(new Blob([watermarkedBuffer], { type: 'image/png' }));
  document.body.appendChild(img);
}

4.5. Node.js批量图像处理

在Node.js环境下批量处理PNG：遍历指定输入目录的PNG文件，统一缩放到最大800x600尺寸（等比例缩放），处理后保存到输出目录；若无需缩放则直接复制文件，同时处理过程中捕获并打印错误信息。

javascript 复制代码 
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const UPNG = require('upng-js');

// 批量处理目录中的所有PNG图像
async function batchProcessImages(inputDir, outputDir, maxWidth, maxHeight) {
  // 创建输出目录（如果不存在）
  if (!fs.existsSync(outputDir)) {
    fs.mkdirSync(outputDir, { recursive: true });
  }
  
  // 读取输入目录中的所有文件
  const files = fs.readdirSync(inputDir);
  
  for (const file of files) {
    // 只处理PNG文件
    if (path.extname(file).toLowerCase() !== '.png') continue;
    
    const inputPath = path.join(inputDir, file);
    const outputPath = path.join(outputDir, file);
    
    try {
      // 读取并解码图像
      const buffer = fs.readFileSync(inputPath);
      const img = UPNG.decode(buffer);
      
      // 计算等比例缩放后的尺寸
      const scale = Math.min(maxWidth / img.width, maxHeight / img.height);
      const newWidth = Math.round(img.width * scale);
      const newHeight = Math.round(img.height * scale);
      
      // 如果不需要缩放，直接复制文件
      if (newWidth === img.width && newHeight === img.height) {
        fs.copyFileSync(inputPath, outputPath);
        console.log(`已复制: ${file}`);
        continue;
      }
      
      // 调整大小并重新编码
      const resizedImg = UPNG.resize(img, newWidth, newHeight);
      const resizedData = UPNG.toRGBA8(resizedImg);
      const outputBuffer = UPNG.encode([resizedData], newWidth, newHeight, 6);
      
      // 保存处理后的图像
      fs.writeFileSync(outputPath, outputBuffer);
      console.log(`已处理: ${file} (${img.width}x${img.height} → ${newWidth}x${newHeight})`);
    } catch (error) {
      console.error(`处理 ${file} 时出错:`, error);
    }
  }
  
  console.log('批量处理完成');
}

// 使用示例：将input目录中的PNG图像缩放到最大800x600尺寸，保存到output目录
batchProcessImages('./input', './output', 800, 600);

这些示例覆盖了前端图像压缩、裁剪、动画创建、水印添加以及Node.js批量处理等常见场景。通过这些例子，你可以看到UPNG.js如何在实际项目中解决各种PNG图像处理需求，帮助你构建更丰富的图像相关功能。

5. 优缺点分析

5.1. 优点

  • 纯JavaScript实现，无需依赖其他库
  • 体积小，适合前端引入
  • 同时支持浏览器和Node.js环境
  • API简洁易用，学习成本低
  • 支持多种PNG特性和颜色模式

5.2. 缺点

  • 处理大型图像时可能性能不如原生代码
  • 功能集不如专业图像处理库全面
  • 不支持其他图像格式（如JPEG、WebP等）

6. 总结

UPNG.js为JavaScript开发者提供了一个轻量级但功能强大的PNG图像处理解决方案。无论是构建前端图像编辑工具、优化图像上传流程，还是动态生成图像内容，UPNG.js都能满足基本到中等复杂度的需求。

由于其纯 JavaScript 特性，它特别适合那些希望在客户端完成所有图像处理工作，从而减少服务器负载或提升用户体验的应用场景。

如果你正在寻找一个简单易用且无需后端支持的 PNG 处理库，UPNG.js 绝对值得一试。

本次分享就到这儿啦，我是鹏多多，如果看了觉得有帮助的，欢迎 点赞 关注 评论，在此谢过道友；

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