Anatomia de uma Imagem GIF

Autor: Pedro Luis Kantek Garcia Navarro- GAC

Primeiro uma correção: o padrão GIF não é exatamente uma imagem, ou não é apenas uma imagem. Ele, na verdade, descreve um fluxo de informações gráficas entre dois dispositivos e como tais informações deverão ser interpretadas no destino.

Este formato é um copyright da Compuserve e é apenas esta entidade que tem autoridade para alterar o padrão. O padrão GIF é definido em termos de blocos e sub-blocos que compõe o fluxo. Espera-se que todas as imagens que estão em um único fluxo compartilhem algum tipo de característica, caso contrário é mais negócio defini-las em fluxos separados.

Existem versões do padrão (a 87 e a 89). Tal referência aparece no cabeçalho do fluxo e determina o conjunto mínimo de capacidades requeridas pelo programa decodificador para que este possa mostrar a imagem.

Codificador

É o programa que transforma uma imagem em um fluxo GIF. Suas responsabilidades:

a) Incluir todos os blocos de informação necessários para reproduzir a imagem;

b) Incluir, no header, o menor número de versão de decodificador que consiga abranger todas as características da imagem;

c) Assegurar uma codificação que permita otimizar a decodificação. Evitar ao máximo informação redundante;

d) Evitar agrupar, no mesmo fluxo, gráficos que exijam o reset em parâmetros de hardware;

e) Zerar todos os bits que estejam marcados como reservados para esta versão.

Decodificador

É o programa que recebe um fluxo GIF e apresenta a imagem. Tem duas responsabilidades:

a) Apresentar as imagens resultantes do fluxo, buscando não introduzir nenhum retardo que não seja o especificado no fluxo.

b) Estabelecer os parâmetros de hardware de maneira a acomodar as especificações do fluxo.

Tabelas de Cores

O formato GIF usa dois tipos de tabelas de cores: locais e globais. Uma tabela de cores global é usada por todas as imagens do fluxo que não tenham tabelas locais associadas. O fluxo só pode ter uma

tabela global, e esta pode ser temporariamente sobrepujada por uma local. Uma tabela local serve apenas para o gráfico que a sucede no fluxo. Ambas são opcionais.

Sub-blocos de Dados

Os sub-blocos de dados são unidades contendo dados. Eles não tem um label, começam sempre por um byte de tamanho (que exclui este byte de tamanho) que pode variar entre 0 e 255. Terminam por um terminador contendo zero binário: 0x00.

Header

Formado por 6 bytes, sendo os 3 primeiros iguais a GIF e os outros 3 contendo a versão usada para formatar o fluxo. O padrão recomenda que não se assuma que um arquivo que tenha um GIF nestas posições seja de fato um GIF.

Bloco: HEADER Tamanho: 6 bytes Identificador: não tem

Bytes	Formato	Conteúdo	Descrição
0 a 2	3 bytes alfabético	GIF	Identificação do arquivo.
3 a 5	3 bytes alfabético	87a ou 89a	Versão mínima que tenha funcionalidades necessárias para processar este fluxo.

Descritor de Tela Lógica

Contém os parâmetros necessários para delimitar a área da imagem. As coordenadas neste bloco se referem ao canto superior esquerdo de uma tela virtual e nunca são coordenadas absolutas. Este bloco é obrigatório e deve aparecer depois do header.

Bloco: DESCRITOR DE TELA LÓGICO

Tamanho: 7 bytes

Identificador: não tem

Obrigatório

Bytes	Formato	Conteúdo	Descrição
0 e 1	inteiro sem sinal	Largura da imagem em pixels	Valor máximo 65.536
2 e 3	inteiro sem sinal	Altura da imagem em pixels	Idem
4	bit 0	Indicador de tabela de cores global	0 = não há 1 = vem a seguir
	bits 1, 2 e 3	Resolução de cores	Dá o número de bits (menos 1) que cada cor original tem. Assim, 7 aqui, indicará 8 bits para verde, 8 para azul e 8 para vermelho, ou seja true-color.
	bit 4	Indicador de classificação da tabela global de cores	Se =1, a tabela global está classificada com as cores mais freqüentes no começo (Obs1).
	bits 5, 6 e 7	Tamanho da tabela global de cores	Para conhecer este número calcule 2 elevado ao número que está aqui, mais 1. Assim, se tiver 0 lá, serão 2 cores (2^{0 + 1} =2).
5	byte	Índice da cor de background (Obs2)	Se o indicador de tabela de cores global é zero, este campo é ignorado e deve ser zero.
6	byte	Razão de aspecto (Obs3)	Número que varia entre 1:4 e 4:1 e determina a relação entre altura e largura da imagem original.

Obs1: Usado para permitir ao decodificador que tenha um conjunto pequeno de cores disponíveis, a escolher as mais importantes (que estarão no início da tabela).

Obs2: O índice de background diz qual a cor (da tabela global de cores) que será usada para pintar pixels que não sejam cobertos por nenhuma imagem.

Obs3: A razão de aspecto: Se este campo é zero, nenhuma ação é tomada. Se varia entre 1..255, este número é usado na fórmula:

aspecto = (valor do campo + 15) / 64

Tabela de Cores Global

Seqüência de bytes representando triplas de vermelho-verde-azul. O tamanho desta tabela é de 3 x 2^{tamanho da tabela global de cores + 1}. Varia entre 6 e 768 bytes.

Descritor de Imagem

Cada imagem no fluxo deve ter o seu descritor de imagem. Pode existir ilimitadas imagens (cada uma com seu descritor) no fluxo.

Bloco: DESCRITOR DE IMAGEM

Tamanho: 10 bytes

Identificador: 0x2C

Obrigatório ao menos 1

Bytes	Formato	Conteúdo	Descrição
0	byte, 0x2C	Separador de imagens
1 e 2	inteiro sem sinal	Posição esquerda da imagem	Deslocamento em pixels em relação a margem esquerda da tela.
3 e 4	inteiro sem sinal	Posição do topo da imagem	Deslocamento em pixels em relação a margem superior da tela.
5 e 6	inteiro sem sinal	Largura da imagem	Em pixels.
7 e 8	inteiro sem sinal	Altura da imagem	Idem.
9	bit 0	Indicador de tabela de cores local	0 = não há 1 = vem a seguir deste descritor
	bit 1	Imagem entrelaçada	0 = não entrelaçada 1 = entrelaçada
	bit 2	Indicador de classificação da tabela de cores local	Se =1, a tabela local está classificada com as cores mais freqüentes no começo.
	bits 3 e 4	Reservado	Zeros.
	bits 5, 6 e 7	Tamanho da tabela local de cores	Para conhecer este número calcule 2 elevado ao número que está aqui, mais 1. Assim, se tiver 0 lá, serão 2 cores (2^{0 + 1} = 2).

Tabela Local de Cores

Mesma especificação da tabela global de cores.

Dados da Imagem

Um conjunto de sub-blocos de tamanho máximo de 255 bytes cada, contendo os índices dentro da tabela de cores ativa para cada pixel da imagem. A ordem é da esquerda para a direita e de cima para baixo. A seqüência de pixels é ainda codificada e comprimida usando o algoritmo LZW com códigos de tamanho variável.

O primeiro byte deste bloco é o número inicial de bits usados pelo código LZW, seguido dos sub-blocos de dados.

Extensão do Controle

Bytes	Formato	Conteúdo	Descrição
0	byte	0x21	Identificador de extensão.
1	byte	0xF9	Identificador de extensão de controle.

0	byte	Tamanho deste bloco	Sempre igual a 4.
1	bit 0 a 2	Reservado.	Zeros.
	bits 3, 4 e 5	Método de substituição.	0 = nada a fazer 1 = não há substituição. O gráfico deve ser deixado onde está. 2 = a área usada pelo gráfico deve ser retornada à cor de background.
	bit 6	Aguardar ação do operador.	Se 0 não aguarda operação do operador. Se = 1, aguarda (enter, click, etc).
	bit 7	Cor para transparência.	Se 0 não é estabelecido uma cor para transparência. Se =1 há uma cor transparente.
2 e 3	Inteiro sem sinal	Retardo.	Especifica a quantidade de centésimos de segundo que se deve esperar antes de continuar a processar o fluxo.
4	byte	Cor transparente.	(Se bit7 = 1) indica a cor que, quando presente, deve deixar o que já existe naquele pixel, seguindo o processamento para o próximo.

0x00

Terminador do bloco.

Notas: O método 3 de substituição deve ser usado pouco, pois impõe severa carga sobre o decodificador. Se largas áreas devem ser guardadas, é conveniente que elas venham como sub-imagens dentro do fluxo.

Quando há entrada do usuário, o sistema aguarda a quantidade de tempo especificada. Se a quantidade de tempo for zero, a espera pode ser infinita. Por isso, recomenda-se que a entrada do usuário sempre esteja associada a um determinado tempo.

Extensão de Comentário

Usada para descrever textualmente informações na imagem.

0	1
0x21	0xFE

1 a 255

bloco

1 a 255

bloco

0x00

Os blocos são seqüências de sub-blocos, cada um de 1 a 255 bytes, com o tamanho em um byte precedendo os dados

Extensão de Texto Plano

Usado para imagens de texto monoespaçado, usando-se caracteres ASCII de 7 bits. Identificado por 0x21, seguido de 0x01.

Por exemplo:

Finalmente, aqui está um exemplo de arte ASCII mostrando a estação de trens em Dunedin, Nova Zelândia.

Extensão de Aplicação

0x21 seguido de 0xFF. Dados de aplicações.

Trailer

Contém um terminador do fluxo e é um 0x3B.

Imagens Entrelaçadas

As linhas de uma imagem entrelaçada são arranjadas como segue:

Grupo 1 : Qualquer oitava coluna começando na linha 0 (passada 1);

Grupo 2 : Qualquer oitava coluna começando na linha 4 (passada 2);

Grupo 3 : Qualquer quarta coluna começando na linha 2 (passada 3);

Grupo 4 : Qualquer segunda coluna começando na linha 1 (passada 4).

O exemplo seguinte mostra como as linhas de uma imagem entrelaçada são ordenadas:

Algoritmo LZW

Acrônimo dos nomes dos seus inventores Lempel, Zil e Welch. Lempel e Ziv publicaram suas idéias em 1977 e Terry Welch refinou o algoritmo em 1984. Em síntese, o algoritmo troca conjuntos de caracteres por códigos simples. Não há análise prévia do conteúdo e a compressão ocorre quando um conjunto grande de símbolos é trocado por um único código. Os códigos LZW podem ter qualquer número de bits, mas precisam ser maiores do que a representação de 1 caracter (ou seja, maiores do que 8 bits). Os primeiros 256 códigos são assinalados para o conjunto padrão inicial. Em um exemplo com códigos de 12 bits, de 0 a 255 são caracteres simples e de 256 a 4095 são para seqüências.

Seja um exemplo: