GIF 文件格式解析

GIF 文件格式解析,第1张

图像互换格式(GIF,Graphics Interchange Format)是一种位图图形文件格式,以8位色(即256种颜色)重现真彩色的图像。它实际上是一种压缩文档,采用LZW压缩算法进行编码,有效地减少了图像文件在网络上传输的时间。

先看一个GIF:

看它的16进制数据:

一个 GIF 文件的结构可分为文件头(File Header)、GIF 数据流(GIF Data Stream)和文件终结器(Trailer)三个部分。文件头包含 GIF 文件署名(Signature)和版本号(Version);GIF 数据流由控制标识符、图像块(Image Block)和其他的一些扩展块组成;文件终结器只有一个值为 0x3B 的字符(“”)表示文件结束。

这一部分由7个字节组成,定义了 GIF 图像的大小(Logical Screen Width &Height)、颜色深度(Color Bits)、背景色(Background Color Index)以及有无腔扰铅全局颜色列表(Global Color Table)和颜色列表的索引数(Index Count),具体描述见下表:

全局颜色列表必须紧跟在逻辑屏幕标识符后面,每个颜色列表索引条目由三个字节组成,按R、G、B的顺序排列。

一个GIF文件内可以包含多幅图像,伍好一幅图像结束之后紧接着下是一幅图像的标识符,图像标识符以0x2C(‘,’)字符开始,定义紧接着它的图像的性质,包括图像相对于逻辑屏幕边界的偏移量、图像大小以及有无局部颜色列表和颜色列表大小,由10个字节组成:

如果上面的局部颜色表标志设置了的话,则需要在这里(紧跟在李升图像标识符之后)定义一个局部颜色列表以供紧接着它的图像使用。如果GIF文件没有全局颜色表,也没有局部颜色表,可以自己创建一个颜色表,或使用系统的颜色列表。局部颜色表的排列方式和全局颜色表一样。

两部分组成:LZW编码长度(LZW Minimum Code Size)和图像数据(Image Data)。GIF图像数据使用了LZW压缩算法,大大减小了图像数据的大小。图像数据在压缩前有两种排列格式:连续的和交织的(由图像标识符的交织标志控制)。连续方式按从左到右、从上到下的顺序排列图像的光栅数据;交织图像按下面的方法处理光栅数据:

创建四个通道(Pass)保存数据,每个通道提取不同行的数据:

此为可选的(需要89a版本),可以放在一个图像块(图像标识符)或文本扩展块的前面,用来控制跟在它后面的第一个图像(或文本)的渲染(Render)形式,组成结构如下:

此是可选的(需要89a版本),可以用来记录图形、版权、描述等任何的非图形和控制的纯文本数据(7-bit ASCII字符),注释扩展并不影响对图像数据流的处理,解码器完全可以忽略它。存放位置可以是数据流的任何地方,最好不要妨碍控制和数据块,推荐放在数据流的开始或结尾。具体组成:

也是可选的(需要89a版本),用来绘制一个简单的文本图像,这一部分由用来绘制的纯文本数据(7-bit ASCII字符)和控制绘制的参数等组成。绘制文本借助于一个文本框(Text Grid)来定义边界,在文本框中划分多个单元格,每个字符占用一个单元,绘制时按从左到右、从上到下的顺序依次进行,直到最后一个字符或者占满整个文本框(之后的字符将被忽略,因此定义文本框的大小时应该注意到是否可以容纳整个文本),绘制文本的颜色索引使用全局颜色列表,没有则可以使用一个已经保存的前一个颜色列表。另外,图形文本扩展块也属于图形块(Graphic Rendering Block),可以在它前面定义图形控制扩展对它的表现形式进一步修改。图形文本扩展的组成:

这是提供给应用程序自己使用的(需要89a版本),应用程序可以在这里定义自己的标识、信息等,组成如下:

这一部分只有一个值的字节,标识GIF文件结束,固定值0x3B。

以下部分内容来自 百度百科 ,还会有一部分是自己的见解,我写这篇文章的目的是既让大家可以了解百度上已有的知识,但是不用再去找百度,还有就是可以看到我关于这种图片格式的深层次的了解,看完这篇,包括我在内,会感觉到即使很小很小的一个知识点,深入以后都是非常深的,底层和深层次原理是我的最爱,这也是我写博客的初衷和目的。

GIF(Graphics Interchange Format) 的原义是“ 图像 互换格式”,是 CompuServe 公司在 1987年开发的 图像文件格式 。GIF文件的数据,是一种基于 LZW算法 的连续色调的无损 压缩格式 。其 压缩率 一般在 50% 左右,它不属于任何应用 程序 。GIF格式可以存多幅彩色图像,如果把存于一个文件中的多幅 图像数据 逐幅读出并显示到屏幕上,就可构成一种最简单的动画。

GIF图象是基于颜色列表的(存储的数据是该点的颜色对应于颜色列表的索引值),最多只支持8位(256色)。GIF文件内部分成许多存储块,用来存储多幅图象或者是决定图象表现行为的控制块,用以实现动画和交互式应用。GIF文件还通过LZW压缩算法压缩图象数据来减少图象尺寸。

GIF格式自1987年由 CompuServe 公司引入后,因其体积小、成像相对清晰,特别适合于初期慢速的 互联网 ,而大受欢迎。

在早期, GIF 所用的LZW压缩算法是Compuserv所开发的一种免费算法。然而令很多软件开发指皮商感到意外的是,GIF文件所采用的压缩算法忽然成了 Unisys 公司的专利。

据Unisys公司称,他们已注册了 LZW算法 中的W部分。如果要开发生成(或显示)GIF文件的程序,则需向该公司支付版税。由此,人们开始寻求一种新技术,以减少开发成本。 PNG ( Portable Network Graphics ,便携网络图形)标准就在这个背景下应运而生了。它一方面满足了市场对更少的法规限制的需要,另一方面也带来了更少的技术上的限制,如颜色的数量等。稿绝

在2003年6月20日,LZW算法在美国的专利权已到期而失效。在欧洲、日本及加拿大的专利权亦已分别在2004年的6月18日、6月20日和7月7日到期失效。尽管如此,PNG文件格式凭着其技术上的优势,已然跻身于网络上第三广泛应用格式。与GIF相关的专利于2006年8月11日过期。

长久以来,iOS一直被吐槽不能用GIF。造成这一局面的主要原因是:

GIF分为静态GIF和动画GIF两种,扩展名为.gif,是一种压缩 位图 格式,支持透明 背景图像 ,适用于多种 *** 作系统,“体型”很小,网上很多小动画都是GIF格式。其实GIF是将多幅图像保存为一个图像文件,从而形成动画,最常见的就是通过一帧帧的动画串联起来的搞笑gif图,所以归根到底GIF仍然是 图片文件格式 。

但GIF只能显示256色。和 jpg格式 一样,这是一种在网络上非常流行的图形文件格式键逗姿。

GIF主要分为两个版本,即 GIF 89a 和 GIF 87a

此给出的语法用来说明形成gif 数据流 的块序列,用一些规则列表来表达。下面列出用于gif语法的符号定义。

gif语法的符号定义:<GIF 数据流 >::= 头部 <;逻辑视屏><;数据>* 尾记录

gif 数据流 中的 数据块 可以分为三组:控制块、成象块和特殊用途块。

色表- gif格式利用色表来显示基于光栅的图像。色表分为全局色表和局部色表。全局色表对于那些没有设置局部色表的图像起作用。全局色表的作用域是整个 数据流 。局部色表对于紧接在其后的单张图像起作用。这两种色表都是可选的。

全局色表这东西是我们感兴趣的东西,它有点像png格式定义种的调色板,如果要修改gif图片的颜色,哈哈,修改这个全局色表就可以,如果有全局色表块,那么它一定从gif流的14个字节开始(头部6个 + 逻辑视频描述块7个)。

以下是各 数据块 的说明,如果注明为版本89a的话,则说明这个数据块不会在87a版的协议中出现。

Packed Fields 说明:

GIF文件内部是按块划分的,包括 控制块( Control Block ) 和 数据块(DataSub-blocks) 两种。控制块是控制数据块行为的,根据不同的控制块包含一些不同的控制参数;数据块只包含一些8-bit的字符流,由它前面的控制块来决定它的功能,每个数据块大小从0到255个字节,数据块的第一个字节指出这个数据块大小(字节数),计算数据块的大小时不包括这个字节,所以一个空的数据块有一个字节,那就是数据块的大小0x00。 下表是一个数据块的结构:

一个GIF文件的结构可分为文件头(File Header)、GIF数据流(GIF DataStream)和文件终结器(Trailer)三个部分。文件头包含GIF文件署名(Signature)和版本号(Version);GIF数据流由控制标识符、图象块(ImageBlock)和其他的一些扩展块组成;文件终结器只有一个值为0x3B的字符('''')表示文件结束。下表显示了一个GIF文件的组成结构:

是用来标识GIF署名(Signature)和版本号(Version)的。

GIF署名用来确认一个文件是否是GIF格式的文件,这一部分由三个字符组成:"GIF";文件版本号也是由三个字节组成,可以为"87a"或"89a"。具体如下图所示。

它包含了很多的部分。

(1) 逻辑屏幕标识符 (Logical Screen Descriptor) :这一部分由7个字节组成,定义了GIF图象的大小 (Logical Screen Width &Height) 、颜色深度 (Color Bits) 、背景色 (Blackground ColorIndex) 以及有无全局颜色列表 (Global Color Table) 和颜色列表的索引数 (IndexCount) ,具体描述见下图。

也可以参考下图。

(2)全局颜色列表 (Global Color Table) :

全局颜色列表必须紧跟在逻辑屏幕标识符后面,每个颜色列表索引条目由三个字节组成,按R、G、B的顺序排列。

(3)图象标识符 (Image Descriptor) :一个GIF文件内可以包含多幅图象,一幅图象结束之后紧接着下是一幅图象的标识符,图象标识符以0x2C('','')字符开始,定义紧接着它的图象的性质,包括图象相对于逻辑屏幕边界的偏移量、图象大小以及有无局部颜色列表和颜色列表大小,由10个字节组成,具体如下所示。

也可以参考下图。

(4)局部颜色列表 (Local Color Table) :如果上面的局部颜色列表标志置位的话,则需要在这里(紧跟在图象标识符之后)定义一个局部颜色列表以供紧接着它的图象使用,注意使用前应线保存原来的颜色列表,使用结束之后回复原来保存的全局颜色列表。如果一个GIF文件即没有提供全局颜色列表,也没有提供局部颜色列表,可以自己创建一个颜色列表,或使用系统的颜色列表。局部颜色列表的排列方式和全局颜色列表一样:RGBRGB......

(5) 基于颜色列表的图象数据 (Table-Based Image Data) :由两部分组成: LZW 编码长度 (LZW Minimum Code Size) 和图象数据 (Image Data) 。

下面给出总体的存储结构的原理图。

PC上制作软件主要为 Adobe ImageReady 和 fireworks 两个。

WEB上gif在线制作编辑 gif5.net ,支持 图片 、视频、FLASH转GIF。

我一般使用 LICEcap 制作gif图。

1. 百度百科

2. GIF图片的文件储存结构和动画原理

3. GIF图片原理和储存结构深入解析


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