原文地址：[转]GIF图片的文件储存结构和动画原理作者：serfan
1.概述
GIF(Graphics Interchange Format，图形交换格式)文件是由CompuServe公司开发的图形文件格式，版权所有，任何商业目的使用均须 CompuServe公司授权。
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。
2.GIF文件存储结构 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：
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
| 0 |
块大小 |
Block Size - 块大小，不包括这个这个字节（不计算块大小自身） |
| 1 |
|
Data Values - 块数据，8-bit的字符串 |
| 2 |
|
| ... |
|
| 254 |
|
| 255 |
|
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：
| |
GIF署名 |
文件头 |
|
| |
版本号 |
| |
逻辑屏幕标识符 |
GIF数据流 |
|
| |
全局颜色列表 |
|
| |
... |
|
| |
图象标识符 |
图象块 |
|
| |
图象局部颜色列表图 |
| |
基于颜色列表的图象数据 |
|
| |
| |
... |
|
| |
GIF结尾 |
文件结尾 |
|
下面就具体介绍各个部分: 文件头部分(Header) GIF署名(Signature)和版本号(Version)
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".具体描述见下表:
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
| 1 |
''G'' |
GIF文件标识 |
| 2 |
''I'' |
| 3 |
''F'' |
| 4 |
''8'' |
GIF文件版本号：87a - 1987年5月
89a - 1989年7月 |
| 5 |
''7''或''9'' |
| 6 |
''a'' |
GIF数据流部分(GIF Data Stream) 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)，具体描述见下表：
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
|
| 1 |
逻辑屏幕宽度 |
像素数，定义GIF图象的宽度 |
| 2 |
| 3 |
逻辑屏幕高度 |
像素数，定义GIF图象的高度 |
| 4 |
| 5 |
m |
cr |
s |
pixel |
具体描述见下... |
| 6 |
背景色 |
背景颜色(在全局颜色列表中的索引，如果没有全局颜色列表，该值没有意义) |
| 7 |
像素宽高比 |
像素宽高比(Pixel Aspect Radio) |
m - 全局颜色列表标志(Global Color TableFlag)，当置位时表示有全局颜色列表，pixel值有意义.
cr - 颜色深度(Color ResoluTion)，cr+1确定图象的颜色深度.
s - 分类标志(Sort Flag)，如果置位表示全局颜色列表分类排列.
pixel - 全局颜色列表大小，pixel+1确定颜色列表的索引数（2的pixel+1次方）. 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。
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
| 1 |
索引1的红色值 |
|
| 2 |
索引1的绿色值 |
|
| 3 |
索引1的蓝色值 |
|
| 4 |
索引2的红色值 |
|
| 5 |
索引2的绿色值 |
|
| 6 |
索引2的蓝色值 |
|
| 7 |
... |
|
|
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：
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
|
| 1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
图象标识符开始，固定值为'','' |
| 2 |
X方向偏移量 |
必须限定在逻辑屏幕尺寸范围内 |
| 3 |
| 4 |
Y方向偏移量 |
| 5 |
| 6 |
图象宽度 |
| 7 |
| 8 |
图象高度 |
| 9 |
| 10 |
m |
i |
s |
r |
pixel |
m - 局部颜色列表标志(Local Color Table Flag) |
| |
|
|
|
|
|
|
置位时标识紧接在图象标识符之后有一个局部颜色列表，供紧跟在它之后的一幅图象使用；值否时使用全局颜色列表，忽略pixel值。
i - 交织标志(Interlace Flag)，置位时图象数据使用交织方式排列（详细描述...），否则使用顺序排列。
s - 分类标志(Sort Flag)，如果置位表示紧跟着的局部颜色列表分类排列.
r - 保留，必须初始化为0.
pixel - 局部颜色列表大小(Size of Local Color Table)，pixel+1就为颜色列表的位数 |
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...... 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)。
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
| 1 |
LZW编码长度 |
LZW编码初始码表大小的位数，详细描述见LZW编码... |
|
... |
图象数据，由一个或几个数据块(Data Sub-blocks)组成 |
数据块 |
... |
GIF图象数据使用了LZW压缩算法，大大减小了图象数据的大小。图象数据在压缩前有两种排列格式：连续的和交织的(由图象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象的光栅数据；交织图象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：
第一通道(Pass 1)提取从第0行开始每隔8行的数据；
第二通道(Pass 2)提取从第4行开始每隔8行的数据；
第三通道(Pass 3)提取从第2行开始每隔4行的数据；
第四通道(Pass 4)提取从第1行开始每隔2行的数据； 下面的例子演示了提取交织图象数据的顺序：
| 行 |
通道1 |
通道2 |
通道3 |
通道4 |
|
| 0-------------------------------- |
1 |
|
|
|
|
| 1-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 2-------------------------------- |
|
|
3 |
|
|
| 3-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 4-------------------------------- |
|
2 |
|
|
|
| 5-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 6-------------------------------- |
|
|
3 |
|
|
| 7-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 8-------------------------------- |
1 |
|
|
|
|
| 9-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 10-------------------------------- |
|
|
3 |
|
|
| 11-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 12-------------------------------- |
|
2 |
|
|
|
| 13-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 14-------------------------------- |
|
|
3 |
|
|
| 15-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 16-------------------------------- |
1 |
|
|
|
|
| 17-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 18-------------------------------- |
|
|
3 |
|
|
| 19-------------------------------- |
|
|
|
4 |
|
| 20-------------------------------- |
|
2 |
|
|
|
图形控制扩展(Graphic Control Extension)
这一部分是可选的（需要89a版本），可以放在一个图象块(图象标识符)或文本扩展块的前面，用来控制跟在它后面的第一个图象（或文本）的渲染(Render)形式，组成结构如下：
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
| 1 |
扩展块标识 |
Extension Introducer - 标识这是一个扩展块，固定值0x21 |
| 2 |
图形控制扩展标签 |
Graphic Control Label - 标识这是一个图形控制扩展块，固定值0xF9 |
| 3 |
块大小 |
Block Size - 不包括块终结器，固定值4 |
| 4 |
保留 |
处置方法 |
i |
t |
i - 用户输入标志；t - 透明色标志。详细描述见下... |
| 5 |
延迟时间 |
Delay Time -单位1/100秒，如果值不为1，表示暂停规定的时间后再继续往下处理数据流 |
| 6 |
| 7 |
透明色索引 |
Transparent Color Index - 透明色索引值 |
| 8 |
块终结器 |
Block Terminator - 标识块终结，固定值0 |
处置方法(Disposal Method)：指出处置图形的方法，当值为：
0 - 不使用处置方法
1 - 不处置图形，把图形从当前位置移去
2 - 回复到背景色
3 - 回复到先前状态
4-7 - 自定义
用户输入标志(Use InputFlag)：指出是否期待用户有输入之后才继续进行下去，置位表示期待，值否表示不期待。用户输入可以是按回车键、鼠标点击等，可以和延迟时间一起使用，在设置的延迟时间内用户有输入则马上继续进行，或者没有输入直到延迟时间到达而继续
透明颜色标志(Transparent Color Flag)：置位表示使用透明颜色 |
注释扩展(Comment Extension)
这一部分是可选的（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-bitASCII字符)，注释扩展并不影响对图象数据流的处理，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：
| BYTE |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
BIT |
| 1 |
扩展块标识 |
Extension Introducer - 标识这是一个扩展块，固定值0x21 |
| 2 |
注释块标签 |
Comment Label - 标识这是一个注释块，固定值0xFE |
| |
... |
Comment Data - 一个或多个数据块(Data Sub-Blocks)组成 |
注释块 |
... |
| |
块终结器 |
Block Terminator - 标识注释块结束，固定值0 |