图像解码之三：giflib解码gif图片

extensionimage扩展bufferdelaynull

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1. gif文件格式简单介绍
2. giflib中数据类型
3. 初始化giflib
4. 初始化屏幕
5. 解码gif数据
   1. 处理图像数据
   2. 处理扩展块
6. 总结

前面已经介绍过了libjpeg解码jpeg图片和libpng解码png图片，本文将会介绍怎样用giflib解码gif图片。giflib可以在这里下载。

gif文件格式简单介绍

    在解码jpeg图片和png图片的时候我们不需要对jpeg和png文件格式有了解就可以解码了（了解jpeg和png当然更好），但是在使用giflib解码gif的时候，我们必须要对gif文件有很简单的了解。

    gif文件中可以存放一帧或者多帧图像数据，并且可以存放图像控制信息，因此可以存储动画图片。

    gif文件由文件头开头，文件尾结尾，中间是一些连续的数据块（block）。这些数据块又分为图像数据块和扩展数据块（extension），图像数据块可以理解成存放一帧的图像数据。扩展数据块存放的是一些辅助信息，比如指示怎样显示图像数据等等。

    gif文件中的图像基于调色板的，因此一张gif文件中的图像最多只能有255中颜色，因此gif文件只能存储比较简单的图像。gif文件中有两种调色板 ——全局调色板和图像局部调色板。当一帧图像有局部调色板时，则以局部调色板来解码该帧图像，如果该帧图像没有局部调色板则用全局调色板来解码该图像。

    更详细的信息可以查阅giflib的文档中的gif89.txt文件，或者在网络搜索相关的信息。

giflib中数据类型

    在giflib中最重要的数据类型为GifFileType，定义如下：

[cpp] view plaincopy

1. typedef struct GifFileType {  
2.         int SWidth, SHeight,                   /* Screen dimensions. */  
3.         SColorResolution,          /* How many colors can we generate? */  
4.         SBackGroundColor;        /* I hope you understand this one... */  
5.         ColorMapObject *SColorMap;                  /* NULL if not exists. */  
6.         int ImageCount;                  /* Number of current image */  
7.         GifImageDesc Image;               /* Block describing current image */  
8.         struct SavedImage *SavedImages;    /* Use this to accumulate file state */  
9.         VoidPtr Private;      /* The regular user should not mess with this one! */  
10.    } GifFileType  

  以上代码来自gif_lib.h文件，使用giflib库解码gif文件都需要包含这个文件。

1、以S开头的变量标识屏幕（Screen）。SaveImages变量用来存储已经读取过得图像数据。

2、Private变量用来保存giflib私有数据，用户不应该访问该变量。

3、其他变量都标识当前图像。

初始化giflib

    初始化giflib比较简单，只需要打开相应的gif数据就可以了。giflib和libpng一样提供了两种打开源数据的方式，一种是以文件流方式打开gif文件，另外一种用户可以自定义输入回调函数给giflib来完成初始化。

    文件流初始化giflib的代码如下：

[cpp] view plaincopy

1. if ((GifFile = DGifOpenFileName(*FileName)) == NULL) {  
2.        PrintGifError();  
3.        exit(EXIT_FAILURE);  
4.    }  

也可以以文件句柄方式初始化giflib，例如：

[cpp] view plaincopy

1. if ((GifFile = DGifOpenFileHandle(0)) == NULL) {  
2.         PrintGifError();  
3.         exit(EXIT_FAILURE);  
4.     }  

 重点介绍一下怎样用自定义输入回调函数来初始化giflib，因为这个可以适配各式各样的数据输入方式比如网络等，参考代码如下：

[cpp] view plaincopy

1. if ((GifFile = DGifOpen(&gif, gif_input_cb)) == NULL) {  
2.         PrintGifError();  
3.         exit(EXIT_FAILURE);  
4.     }  

    gif_input_cb为自定义输入回调函数，该函数负责giflib的数据输入。

    我们另外需要注意以上三个函数都返回一个GifFileType类型的指针，该指针以后在调用giflib的函数时，用作第一个参数传入。

初始化屏幕

    所有的gif图像共享一个屏幕（Screen），这个屏幕和我们的电脑屏幕不同，只是一个逻辑概念。所有的图像都会绘制到屏幕上面。

    首先我们需要给屏幕分配内存：

[cpp] view plaincopy

1. if ((ScreenBuffer = (GifRowType *)  
2.             malloc(GifFile->SHeight * sizeof(GifRowType *))) == NULL)  
3.             GIF_EXIT("Failed to allocate memory required, aborted.");  

另外我们需要以背景颜色（GifFile->SBackGroundColor）初始化屏幕buffer。

[cpp] view plaincopy

1. Size = GifFile->SWidth * sizeof(GifPixelType);/* Size in bytes one row.*/  
2.    if ((ScreenBuffer[0] = (GifRowType) malloc(Size)) == NULL) /* First row. */  
3.        GIF_EXIT("Failed to allocate memory required, aborted.");  
4.       
5.    for (i = 0; i < GifFile->SWidth; i++)  /* Set its color to BackGround. */  
6.        ScreenBuffer[0][i] = GifFile->SBackGroundColor;  
7.    for (i = 1; i < GifFile->SHeight; i++) {  
8.        /* Allocate the other rows, and set their color to background too: */  
9.        if ((ScreenBuffer[i] = (GifRowType) malloc(Size)) == NULL)  
10.           GIF_EXIT("Failed to allocate memory required, aborted.");  
11.      
12.       memcpy(ScreenBuffer[i], ScreenBuffer[0], Size);  
13.   }  

解码gif数据

    我们上面已经提到gif数据是以顺序存放的块来存储的，DGifGetRecordType函数用来获取下一块数据的类型。因此解码gif数据的代码组织如下：

[cpp] view plaincopy

1. do {  
2.     if (DGifGetRecordType(GifFile, &RecordType) == GIF_ERROR) {  
3.         PrintGifError();  
4.         exit(EXIT_FAILURE);  
5.     }  
6.       
7.     switch (RecordType) {  
8.         case IMAGE_DESC_RECORD_TYPE:  
9.             break;  
10.        case EXTENSION_RECORD_TYPE:  
11.            break;  
12.        case TERMINATE_RECORD_TYPE:  
13.            break;  
14.        default:            /* Should be traps by DGifGetRecordType. */  
15.            break;  
16.    }  
17.  while (RecordType != TERMINATE_RECORD_TYPE);  

循环解析gif数据，并根据不同的类型进行不同的处理。

处理图像数据

    首先先介绍怎样处理IMAGE_DESC_RECORD_TYPE类型的数据。这代表这是一个图像数据块，这个图像数据需要绘制到前面提到的屏幕buffer上面，相应的代码如下：

[cpp] view plaincopy

1. if (DGifGetImageDesc(GifFile) == GIF_ERROR) {  
2.        PrintGifError();  
3.        exit(EXIT_FAILURE);  
4.    }  
5.    Row = GifFile->Image.Top; /* Image Position relative to Screen. */  
6.    Col = GifFile->Image.Left;  
7.    Width = GifFile->Image.Width;  
8.    Height = GifFile->Image.Height;  
9.    GifQprintf("\n%s: Image %d at (%d, %d) [%dx%d]:     ",  
10.       PROGRAM_NAME, ++ImageNum, Col, Row, Width, Height);  
11.   if (GifFile->Image.Left + GifFile->Image.Width > GifFile->SWidth ||  
12.      GifFile->Image.Top + GifFile->Image.Height > GifFile->SHeight) {  
13.       fprintf(stderr, "Image %d is not confined to screen dimension, aborted.\n",ImageNum);  
14.       exit(EXIT_FAILURE);  
15.   }  
16.   if (GifFile->Image.Interlace) {  
17.       /* Need to perform 4 passes on the images: */  
18.       for (Count = i = 0; i < 4; i++)  
19.           for (j = Row + InterlacedOffset[i]; j < Row + Height;  
20.                        j += InterlacedJumps[i]) {  
21.               GifQprintf("\b\b\b\b%-4d", Count++);  
22.               if (DGifGetLine(GifFile, &ScreenBuffer[j][Col], Width) == GIF_ERROR) {  
23.                   PrintGifError();  
24.                   exit(EXIT_FAILURE);  
25.               }  
26.           }  
27.   }  
28.   else {  
29.       for (i = 0; i < Height; i++) {  
30.           GifQprintf("\b\b\b\b%-4d", i);  
31.           if (DGifGetLine(GifFile, &ScreenBuffer[Row++][Col],  
32.               Width) == GIF_ERROR) {  
33.               PrintGifError();  
34.               exit(EXIT_FAILURE);  
35.           }  
36.       }  
37.   }  
38.      
39.   /* Get the color map */  
40.   ColorMap = (GifFile->Image.ColorMap  
41.       ? GifFile->Image.ColorMap  
42.       : GifFile->SColorMap);  
43.   if (ColorMap == NULL) {  
44.       fprintf(stderr, "Gif Image does not have a colormap\n");  
45.       exit(EXIT_FAILURE);  
46.   }  
47.      
48.   DumpScreen2RGB(OutFileName, OneFileFlag,  
49.          ScreenBuffer, GifFile->SWidth, GifFile->SHeight);  

这里面有几点需要注意的是：

1、gif数据交织处理，参照上面的代码。

2、另外注意调色板的选择，如果当前图像数据中有局部调色板就用局部调色板来解码数据，否则用全局调色板来解码数据。

3、屏幕数据的解码，根据你的显示要求选择输出格式。

    解析屏幕数据，假设需要把数据转换成ARGB8888的格式，代码如下：

[cpp] view plaincopy

1. static void DumpScreen2RGBA(UINT8* grb_buffer, GifRowType *ScreenBuffer, int ScreenWidth, int ScreenHeight)  
2.     {  
3.         int i, j;  
4.         GifRowType GifRow;  
5.         static GifColorType *ColorMapEntry;  
6.         unsigned char *BufferP;  
7.        
8.         for (i = 0; i < ScreenHeight; i++) {  
9.             GifRow = ScreenBuffer[i];  
10.            BufferP = grb_buffer + i * (ScreenWidth * 4);  
11.            for (j = 0; j < ScreenWidth; j++) {  
12.                ColorMapEntry = &ColorMap->Colors[GifRow[j]];  
13.                *BufferP++ = ColorMapEntry->Blue;  
14.                *BufferP++ = ColorMapEntry->Green;  
15.                *BufferP++ = ColorMapEntry->Red;  
16.                *BufferP++ = 0xff;  
17.            }  
18.        }  
19.    }  

 解析屏幕数据的时候需要住处理透明色。这里先埋一个伏笔，等介绍完扩展块，再来重新实现这个函数。

处理扩展块

    上面提到扩展块主要实现一些辅助功能，扩展块影响其后的图像数据解码。这里面比较重要的扩展块是图像控制扩展块（Graphic control extension）。可以参考giflib文档中的gif89.txt文件了解图像控制扩展块的详细内容。这个扩展块中有两个内容我们比较关心：

延时时间（delay time）——后面的图像延时多长时间再显示，如果解码线程不是主线程的话，可以在这里延时一下再处理后面的数据。

透明色（transparent color）——在后面的图像解码时，遇到同样的颜色值，则跳过不解码，继续处理后续的点。

    如下是一种可供参考的处理方式：

[cpp] view plaincopy

1. UINT32 delay = 0;  
2.     if( ExtCode == GIF_CONTROL_EXT_CODE   
3.         && Extension[0] == GIF_CONTROL_EXT_SIZE) {  
4.         delay = (Extension[3] << 8 | Extension[2]) * 10;  
5.         /* Can sleep here */  
6.     }  
7.        
8.     /* handle transparent color */  
9.     if( (Extension[1] & 1) == 1 ) {  
10.        trans_color = Extension[4];  
11.    }  
12.    else  
13.        trans_color = -1;  

  这里GIF_CONTROL_EXT_CODE为0xF9表明该扩展块是一个图像控制扩展块，GIF_CONTROL_EXT_SIZE为4，图像控制扩 展块的大小。我们可以看到解析出delay信息之后，就地delay。解析出透明颜色值之后，则标识透明色，否则标识为-1。解析图片的时候可以根据透明 色的值进行相应的处理，参考如下解析图像的函数：

[cpp] view plaincopy

1. static void DumpScreen2RGBA(UINT8* grb_buffer, GifRowType *ScreenBuffer, int ScreenWidth, int ScreenHeight)  
2.     {  
3.         int i, j;  
4.         GifRowType GifRow;  
5.         static GifColorType *ColorMapEntry;  
6.         unsigned char *BufferP;  
7.        
8.         for (i = 0; i < ScreenHeight; i++) {  
9.             GifRow = ScreenBuffer[i];  
10.            BufferP = grb_buffer + i * (ScreenWidth * 4);  
11.            for (j = 0; j < ScreenWidth; j++) {  
12.                if( trans_color != -1 && trans_color == GifRow[j] ) {  
13.                     BufferP += 4;  
14.                     continue;  
15.                  }     
16.       
17.                ColorMapEntry = &ColorMap->Colors[GifRow[j]];  
18.                *BufferP++ = ColorMapEntry->Blue;  
19.                *BufferP++ = ColorMapEntry->Green;  
20.                *BufferP++ = ColorMapEntry->Red;  
21.                *BufferP++ = 0xff;  
22.            }  
23.        }  
24.    }  

 注意我们这里假设grb_buffer已经正确的初始化，如果他是垃圾数据，那么得到结果肯定是错误的。

    至此gif文件解析完成了，gif图片和gif动画都可以正确的解析，并显示了。

总结

    从上面的情况我们看出如果想使用giflib还是需要对gif格式有一个简单的了解，这点要求比libjpeg和libpng要求要高了一些。至此图像处理系列已经完成，欢迎大家批评指正。

来自：http://www.cnblogs.com/xiaoxiaoboke/archive/2012/02/13/2349770.html