GIF 文件格式详解¶
GIF（Graphics Interchange Format）是一种 索引色位图格式 （调色板），以体积小、兼容性强著称，支持**透明色**与**动画（多帧）。GIF 的核心特点是：像素保存的是“调色板索引”，并使用 **LZW 压缩。
1. GIF 文件整体结构（从文件头到文件尾）¶
GIF 文件由以下部分组成（顺序固定）：
Header (6B) + Logical Screen Descriptor (7B)
[ Global Color Table (可选) ]
(若干个 Block：扩展块 / 图像块 / 控制块，交替出现)
Trailer (1B, 0x3B)
更直观一点：
┌──────────────────────────────┐
│ Header: "GIF87a"/"GIF89a" │
├──────────────────────────────┤
│ Logical Screen Descriptor │
├──────────────────────────────┤
│ Global Color Table (可选) │
├──────────────────────────────┤
│ Blocks... │
│ - Extension Blocks (可选) │
│ - Image Descriptor + Data │
│ - ... (多帧重复) │
├──────────────────────────────┤
│ Trailer: 0x3B │
└──────────────────────────────┘
2. 文件头（Header，6 字节）¶
GIF 文件头固定 6 字节 ASCII：
"GIF87a"：早期版本"GIF89a"：最常见版本（支持更多扩展，如透明、动画控制等）
现实中基本都是 GIF89a。
3. Logical Screen Descriptor（逻辑屏幕描述符，7 字节）¶
紧跟 Header 的 7 字节结构定义了“画布”的整体属性：
| 字段 | 大小 | 含义 |
|---|---|---|
| Logical Screen Width | 2B | 逻辑屏幕宽（像素） |
| Logical Screen Height | 2B | 逻辑屏幕高（像素） |
| Packed Fields | 1B | 多个标志位（是否有全局调色板等） |
| Background Color Index | 1B | 背景色在全局调色板中的索引 |
| Pixel Aspect Ratio | 1B | 像素宽高比（多为 0，表示未指定） |
3.1 Packed Fields（1 字节位域）要点¶
Packed Fields 的常见含义（从高位到低位）：
- bit 7：Global Color Table Flag（是否存在全局调色板 GCT）
- bit 6-4：Color Resolution（颜色分辨率信息）
- bit 3：Sort Flag（调色板是否按“重要性”排序）
- bit 2-0：Size of Global Color Table（GCT 大小的指数）
GCT 大小计算：
- GCT_size = 2^(N+1)，其中 N = (Packed & 0b00000111)
4. Global Color Table（全局调色板，GCT，可选）¶
如果 LSD 的标志位指示存在 GCT，则紧接着出现全局调色板：
- 每个颜色条目 3 字节：
R G B - 条目数由 LSD 中的 size 指定（例如 256 色就是 256 个条目）
GIF 是索引色：像素本身只保存“索引”，真正颜色要去调色板查。
5. Block（块）体系：图像块与扩展块¶
GIF 的主体由一系列 Block 构成，常见两大类：
- Image Block（图像块）：真正的像素数据（可多帧）
- Extension Block（扩展块）：控制/注释/应用信息（透明、延时、循环等也在这里）
每个块都由“引导字节”区分。
6. Image Block（图像块）¶
6.1 Image Descriptor（图像描述符）¶
以分隔符 0x2C 开始：
| 字段 | 大小 | 含义 |
|---|---|---|
| Image Separator | 1B | 固定 0x2C |
| Image Left | 2B | 图像在逻辑屏幕中的左偏移 |
| Image Top | 2B | 上偏移 |
| Image Width | 2B | 图像宽 |
| Image Height | 2B | 图像高 |
| Packed Fields | 1B | 是否有局部调色板、是否隔行等 |
Packed Fields 常见位义： - bit 7：Local Color Table Flag（是否有局部调色板 LCT） - bit 6：Interlace Flag（是否隔行扫描） - bit 5：Sort Flag - bit 2-0：Size of Local Color Table（LCT 大小指数）
6.2 Local Color Table（局部调色板，LCT，可选）¶
若 Image Descriptor 指示存在 LCT，则此处出现：
- 2^(N+1) 个 RGB 条目（每条目 3 字节）
6.3 Image Data（图像数据：LZW + 子块）¶
图像数据结构：
- LZW Minimum Code Size（1B）
- Data Sub-blocks（若干子块）
- Block Terminator（1B，值为
0x00，表示子块结束）
GIF 的数据采用“子块”组织：每个子块以长度字节开头（0~255），长度为 0 表示结束。
7. Extension Blocks（扩展块）¶
扩展块统一以引导字节 0x21 开始：
常见扩展类型：
7.1 Graphic Control Extension（图形控制扩展，透明/延时/处置方式）¶
- 作用：控制**下一帧图像**如何显示（延时、透明色索引、处置方式）
- 结构（固定形式）：
Packed 字段常见含义： - Disposal Method（处置方式：帧结束后怎么处理画面） - Transparent Color Flag（是否启用透明索引）
动画 GIF 的“每帧延时”基本就靠它。
7.2 Application Extension（应用扩展，循环次数等）¶
- 常见用于动画循环控制：NETSCAPE2.0
- 结构大致：
7.3 Comment Extension（注释扩展）¶
- Label：
0xFE - 数据是文本子块序列
7.4 Plain Text Extension（纯文本扩展）¶
- Label：
0x01 - 较少用（早期规范遗留）
8. 文件尾（Trailer）¶
GIF 文件以 1 字节结尾：
- Trailer：
0x3B
这就是 GIF 的“文件尾标记”。
9. GIF 的压缩与显示特性要点¶
- 索引色：最多 256 色（受调色板大小限制）
- 透明：通常是“透明色索引”（1 个索引透明），不是 alpha 透明
- 动画：多帧图像块 + 控制扩展块组合实现
- 压缩：像素索引用 LZW 压缩（不是 Deflate）
10. 快速记忆小抄¶
- Header：
GIF87a或GIF89a - 逻辑屏幕（LSD）后：可能有 全局调色板 GCT
- 图像块：
0x2C开始（Image Descriptor） - 扩展块：
0x21开始（例如0xF9图形控制扩展） - 数据用“子块”组织：
[len][bytes...]...[0x00结束] - 文件尾：
0x3B