图像解码之三——giflib解码gif图片

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:

   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

    初四化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:

   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:

   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:

   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:

   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。

   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:

   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:

   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:

   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:

   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:

   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。

原文

posted on 2012-02-13 17:28  小小博客小小员  阅读(6879)  评论(0编辑  收藏

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