gif图片格式解析

简介:

GIF(Graphics Interchange Format) 是 CompuServe 公司 开发 的 图 像文件存 储 格式， 1987 年 开发 的 GIF 文件格式版本号是 GIF87a ， 1989 年 进 行了 扩 充， 扩 充后的版本号定 义为 GIF89a 。

 

GFI 图 像文件以数据 块 (block) 为单 位来存 储图 像的相 关 信息。一个 GIF 文件由表示 图 形 / 图 像的数据 块 、数据子 块 以及 显 示 图 形 / 图 像的控制信息 块组 成，称 为 GIF 数据流 (Data Stream) 。数据流中的所有控制信息 块 和数据 块 都必 须 在文件 头 (Header) 和文件 结 束 块 (Trailer) 之 间 。

 

GIF 文件格式采用了 LZW(Lempel-Ziv Walch) 压缩 算法来存 储图 像数据，定 义 了允 许 用 户为图 像 设 置背景的透明 (transparency) 属性。此外， GIF 文件格式可在一个文件中存放多幅彩色 图 形 / 图 像。如果在 GIF 文件中存放有多幅 图 ，它 们 可以像演幻灯片那 样显 示或者像 动 画那 样 演示。

 

GIF 语法 .

　　 语 法是用来表达序列的一 种 符号形式，并用 这 个表达序列中的一些 对 象来形成更大的 对 象。 语 法也用于表达在 给 定的位置出 现对 象的数目。在此 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 。

图 例 : <>  语 法 词

::=  符号定 义

* 0 个或更多的事件 发 生

+ 1 个或更多的事件 发 生

|  替代元素

[]  可 选 元素

gif语法的符号定义 :

<GIF  数据流 > ::=  头 部  < 逻辑视 屏 > < 数据 >*  尾 记录

这 个 规则 将 <Gif  数据流 > 实 体定 义 如下。它必 须 以 头 部 开 始， 头 部后面接一个 逻辑视 屏 实 体， 该实 体 药 用其他 规则 来定 义 。最后，数据 实 体接 结 束符。数据 实 体后面的 * 表示数据 实 体可以在此位置出 现 0 或多次。

语 法 :

<Gif  数据流 > ::=  头 部  < 逻辑视 屏 > < 数据 >*  尾 记录

< 逻辑视 屏 > ::=  逻辑视 屏描述 块  [ 全局色表 ]

< 数据 > ::= < 成象 块 > |< 特殊用途 块 >

< 成象 块 > ::= [ 图 象控制 扩 充 ] < 成象 块 >

< 成象 块 > ::= < 基于表的 图 象 > | 纯 文本 扩 充
< 基于表的 图 象 > ::=  图 象描述符  [ 局部色表 ]  图 象数据
< 特殊用途 块 > ::=  应 用 扩 充  | 注 释扩 充

 

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 。

控制块 ，如： 头 部、 逻辑视 屏描述 块 、 图 像控制 扩 充和尾 记录 ，包含用于控制 处 理数据流或 设 置硬件参数的信息。

成像块 ，如： 图 像描述符和 纯 文本 扩 充，包含用于在 显 示 设备 上成像的信息和数据。

特殊用途块 ，如：注 释扩 充和 应 用 扩 充，包含那些既不用于 处 理数据流也不用于在 显 示 设备 上成象的信息。

除了 逻辑视 屏描述 块 和全局色表之外，特殊用途 块 的作用域是整个数据流，而其他控制 块 的作用域是有限的， 仅 限于 对 他 们 后面的成象 块 起作用。特 殊用途 块 不 对 任何控制 块 构成限制，它 对 于解 码过 程来 说 是透明的。成象 块 及 扩 充用于控制 块 及 扩 充的作用域限定。 块 的 标记 分 为 三段：除尾 记录 0x3b 之外， 0x00 ～ 0x7f 用于成象 块 ;0x80 ～ 0xf9 用于控制 块 ； 0xfa ～ 0xff 用于特殊用途 块 。解 码 器通 过识别块标记 来 处 理 块 的作用域。

 

解释:

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 .

 

头部 (6 个字节 )

               标识 符 ( 3  字 节 ) ---GIF

        版本 ( 3  字 节 )     --- 87a (or 89a)

 

逻辑视屏描述块

               逻辑 屏幕 宽 ( 2 字 节 )

               逻辑 屏幕高 ( 2 字 节 )

               Packed Fields  ( 1 字 节 )

               背景色索引 ( 1 字 节 )

               象素高 宽 比 ( 1 字 节 )

Packed Fields 说明 :

全局色表 标 志  1 Bit

颜 色方案  3 Bits

短 标 志  1 Bit

全局色表尺寸  3 Bits

解释:

               背景颜色索引  -  为 背景 颜 色指向全局色表。背景 颜 色是指那些没有背 图 像覆盖的 视 屏部分的 颜 色。若全局色表 标 志位置 为 0 ， 则该 字段也被 值 0 ，并且被忽略。

象素高宽比  -  用于 计 算原 图 像中像素的近似高 宽 比。如果 该 字段的 值为 非 0 ， 则 象素的高 宽 比由下面的公式 计 算 ：

高 宽 比  = ( 象素高 宽 比  + 15) / 64

该 字段的取 值 范 围 从最 宽 的比 值 4 ： 1 到最高的比 值 1 ： 4 ， 递 增的 步 幅 为 1/64 。
取 值 ：  0 -  没有比 值 ， 1 ～ 255 -  用于 计 算的 值 。

全局色表标志  -  指示有没有全局色表，如果 该标 志位置 1 ， 则 全局色表会 紧 接在 该块 之后出 现 。 该 位也用于解 释 是否 选 用背景 颜 色索引字段。若 该 位置 1 ， 则 背景 颜 色索引字段的 值 将指向背景 颜 色表。

色彩方案  -  提供 给 原始 图 像的 每 个 颜 色的位数减 1 。 这 个 值 代表 图 像中所使用的整个 调 色板的大小，而不是 图 像中所使用的 颜 色的数量。例如，若 该 字段的 值为 3 ， 则图 像中所使用的 调 色板的 每 个色 值 占 4 位。

短标志  -  表明全局色表是否被排序。如果 该 位置 1 ， 则 全局色表按照重要性 递 减的原 则进 行了排序。典型地，是按照 颜 色的使用 频 度 进 行 递 减排序，使用 频 度最高的 颜 色排在色表的最前面。 这样 便可帮助解 码 器 选择 最好的 颜 色子集来成象。

全局色表的尺寸  -  如果全局色表 标 志位置 1 ， 则该 字段的 值记录 全局色表中所占用的字 节 数。

 

全局色表

该块 包含一个按照字 节顺 序表示 红 - 绿 - 蓝 三元色的色表。全局色表用于那些没有局部色表 的 图 像和 纯 文本 扩 充。在 逻辑视 屏描述 块 中的全局色表 标 志位置 1 时 表示有全局色表。全局色表 紧 接在 逻辑视 屏描述 块 之后，占用的字 节 数 为 ：

3*2^ （全局色表尺寸 +1 ）

数据组成格式为:

              Red 0

              Green 0

              Blue 0

              ……

              Red n

              Green n

              Blue n

 

图像控制扩充(版本-89a)

        图 像控制 扩 充包含在 处 理一个成象 块时 所需的参数。 扩 充只包括一个数据子 块 。 该块 是可 选 的。通常只有一个 图 像控制 扩 充在成象 块 之前。 这 也是在一个数据流中 对 成象控制 扩 充的唯一限制。

数据组成格式为:

        扩 充 导 入符 ( 1 字 节 )

图 象控制 标记 ( 1 字 节 )

块 尺寸 ( 1 字 节 )

<Packed Fields>

延 长时间 ( 2 字 节 )

透明 颜 色索引 ( 1 字 节 )

块结 束 ( 1 字 节 )

Packed Fields 说明 :

保留  3 Bits

配置方法  3 Bits

用 户输 入 标 志  1 Bit

透明 颜 色 标 志  1 Bit

解释:

扩充引入  -  用于 识别 一个 扩 充 块 的 开 始， 该 字段 为 固定 值 0x21 。

图像控制标号  -  识别 当前 块 是否 为图 形控制 扩 充。 该 字段 为 固定 值  0xF9 。

块尺寸  -  块 中所包含的字 节 数。从 块 尺寸字段 开 始到快 结 束符（不含 结 束符）。 该 字段包含固定 值 4 。

配置方法  -  指示 图 像 显 示后的 处 理方法。 值 :

0 -  无指定的配置，解 码 器不需要做任何 处 理。

1 -  不做配 值 。 图 像将被留在原位置。

2 -  恢 复 背景 颜 色。 图 像所占的区域必 须备 恢 复为 背景 颜 色。

3 -  恢 复 以前的 颜 色。解 码 器需要将 图 像区域恢 复为 原来成象的 颜 色。

4-7 -  未定 义 。

用户输入标志  -  说 明在 继续处 理之前是否需要用 户输 入。可以和 输 入延 时 一起使用。

透明标志  -  表明在透明索引字段是否 给 定透明索引。

延时  -  如果不 为 0,  该 字段指定以 1/100 秒 为单 位的 时 延数。

透明索引  -  如果遇到透明索引， 则显 示 设备 的相 关 象素不被改 变 ， 继续处 理下一个象素。

块终止符  -  这 个 0 长 度字段 标 志着 图 像控制 扩 充得 结 束。

 

图像描述符

每 一幅 图 像必 须 在 逻辑视 屏描述 块 中所定 义 的 逻辑视 屏界限之内。 图 像描述符包含 处 理一个基于 图 像的表的必要参数。在 这 个 块 中 给 定的坐 标 是参照 逻辑视 屏的像素坐 标 。 该块 是一个成象 块 ，在其前面可以 选择 加上一个或多个控制 块 ，如： 图 像控制 扩 充，或者是后面接有局部色表； 图 像描述符后面 总 是 图 像数据。它是一幅 图 所必需的。一幅 图 像 对应 一个 图 像描述符。

数据组成格式为:

        图 象分隔符 ( 1 字 节 )

               图 象左坐 标 ( 2 字 节 )

        图 象 顶 坐 标 ( 2 字 节 )

               图 象 宽 度 ( 2 字 节 )

        图 象高度 ( 2 字 节 )

       ( 2 字 节 )

        <Packed Fields> ( 1 字 节 )

Packed Fields 说明 :

局部色表 标 志  1 Bit

隔行 处 理 标 志  1 Bit

短 标 志  1 Bit

保留  2 Bits

局部色表尺寸  3 Bits

解释:

图像分隔符  -  用于 识别图 像描述符的 开 始。取固定 值 0x2c

 

局部色表

该块 包含一个按照 红 - 绿 - 兰 三原色的 顺 序排列的色表。 该 表作用于 紧 跟其后的 图 像 数据 。当局不色表 标 志位置 1 时 ， 该 表出 现 ，且其后 紧 跟 图 像的描述符，它所包含的字 节 数等于

3*2^ （局部色表尺寸 +1 ）

数据组成格式为:

              Red 0

              Green 0

              Blue 0

              ……

              Red n

              Green n

              Blue n

基于表的图像数据

基于表的 图 像数据由一系列子 块组 成， 每 个子 块 最多 255 字 节 ，包含一个 为图 中 每 个象素所指定的有效色表的索引。索引的 顺 序用 LZW 算法 进 行 编码 。

数据组成格式为:

            LZW  最小 编码 尺寸 ( 1 字 节 )

        图 象数据 数据子 块 ( n 字 节 )

解释:

LZW 最小编码尺寸 ： 该 字 节 用于决定在 图 像数据中用  LZW  编码 最初的位数。

 

注释扩充(版本-89a)

注 释扩 充包含 实际 不属于 gif 数据流的文本信息。它适用于包括 图 像注 释 、描述或者任何其他非控制和非 图 像数据。注 释扩 充将被解 码 器忽略，或者被保留到以后 处 理。在任何情况下注 释扩 充也不能中断 对 数据流的 处 理。 该块 是可 选 的；在数据流中的出 现 量不加限制。

数据组成格式为:

        扩 充 导 入符 ( 1 字 节 )

        注 释标记 ( 1 字 节 )

        注 释 数据 数据子 块 ( n 字 节 )

块结 束符 ( 1 字 节 )

解释:

扩充导入符  -  标识扩 充的 开 始。 该 字段 为 固定 值 0x21 。

注释标号  -  标 示某 块为 注 释扩 充。 该 段 为 固定 值 0xFE 。

注释数据  -  按照子 块顺 序， 每 个注 释 最少 1 字 节 最多 255 字 节 。序列 结 尾用 块结 束符 标识 。

块结束符  - 用来 标识 注 释扩 充的 结 束。

 

纯文本扩充(版本-89a)

纯 文本 扩 充包括 纯 文本数据和将数据 显 示 为图 像所必需的参数。文本数据将用 7 位可印刷 ASCII 码 字符 编码 。文本数据用在 块 字段中定 义 的 单 元格字符元素来成象。 每 个字符用一个 单 元成象。 该块 使用全局色表。它可以被 图 形控制 扩 充来修改。 该块为 可 选块 。

数据组成格式为:

        扩 充 导 入符 ( 1 字 节 )

        纯 文本 标记 ( 1 字 节 )

块 尺寸 ( 1 字 节 )

文本格左坐 标 ( 2 字 节 )

文本格 顶 坐 标 ( 2 字 节 )

文本格 宽 度 ( 2 字 节 )

文本格高度 ( 2 字 节 )

字符 单 元 宽 度 ( 1 字 节 )

字符 单 元 宽 度 ( 1 字 节 )

文本前景色索引 ( 1 字 节 )

文本背景色索引 ( 1 字 节 )

纯 文本数据 数据子 块 ( n 字 节 )

块结 束符 ( 1 字 节 )

解释:

扩充导入符  -  标识 一个 扩 充 块 的 开 始。取固定 值 0x21.

纯文本标记  -  标识 当前 块为 原文 扩 充。取固定 值 0x01.

块尺寸  -  扩 充中的字 节 数，取固定 值 12.

文本格左位置  -  逻辑视 屏的左 边 ，用象素表示的左 边 列数，

文本格顶位置  -  逻辑视 屏的上 边 ，用象素表示的上 边 行数。

原文数据  -  子 块 序列， 每 个子 块 最少 1 字 节 最多 255 字 节 。 该 序列遇到 块结 束符 时结 束。

块结束符 – 0 , 用来 标 志 块结 束。

 

应用扩充(版本-89a)

应 用 扩 充包含 应 用 说 明信息；它遵守如下所述的 扩 充 块 的 语 法， 块标记为 0xff.

数据组成格式为:

        扩 充 导 入符 ( 1 字 节 )

        扩 充 标记 ( 1 字 节 )

               块 尺寸 ( 2 字 节 )

        应 用 标识 符 ( 8 字 节 )

应 用 证 明 码 ( 3 字 节 )

应 用数据 数据子 块 ( n 字 节 )

块结 束符 ( 1 字 节 )

解释:

扩充引入符  -  定 义该块 位 扩 充 块 。取固定 值 0x21.

应用扩充标记  -  标识该块为应 用 扩 充 块 。取固定 值 0xFF.

块尺寸  -  指示 该块 中包含的字 节 数。取固定 值 11.

应用标识符  - 8 格可印刷 ASCII 字符用来 标识该应 用所属的 应 用 扩 充。

应用证明码  - 3 格字 节 的序列用于 证 明 应 用 标识 符。一个 应 用程序可以一 种 算法来 计 算一个二 进 制 码 来唯一地 识别这 个 应 用是否数于 这 个 应 用 扩 充。

 

尾记录

该块为 一个 单 字段 块 ，用来指示 该 数据流的 结 束。取固定 值 0x3b.