Graphics Interchange Format

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Du hast neue Nachrichten auf deiner Diskussionsseite.

Dieser Artikel befasst sich mit dem Grafikformat GIF. Weiteres siehe GIF (Begriffsklärung)

Bei Fotos wie diesem macht sich bei ganz genauem Hinsehen die Beschränkung auf 256 Farben bemerkbar. Das Bild wirkt hier durch Dithering grobkörnig.

GIF [dʒɪf] für Graphics Interchange Format (engl. Format für austauschbare bzw. wechselnde Grafiken) ist ein Grafikformat mit guter verlustfreier Komprimierung für Bilder mit geringer Farbtiefe (bis zu 256 verschiedene Farben pro Einzelbild).
Ein heute nicht mehr gebräuchlicher Name des Formates ist GIFF (Graphics Interchange File Format).

[Bearbeiten] Ursprung und Eigenschaften

Das von Steve Wilhite entwickelte GIF-Format wurde 1987 von dem US-Online-Dienst CompuServe als Farbformat eingeführt, um das vorher benutzte RLE-Format zu ersetzen das nur S/W Bilder darstellen konnte. GIF wurde vor allem wegen seiner effizienten Kompression LZW populär. Die entstandenen Bilddateien benötigten deutlich weniger Speicherplatz als andere zu der Zeit übliche Grafikformate wie PCX oder MacPaint. Selbst große Bilder konnten so in vernünftiger Zeit übertragen werden, auch mit langsamen Modems. Zudem ermöglichte die offene Lizenz-Politik von CompuServe jedem Programmierer, das GIF-Format für eigene Anwendungen kostenlos zu implementieren, sofern dieser einen Hinweis auf das Urheberrecht des Online-Dienstes anbrachte. Dieses dürfte auch der Grund sein warum viele Bildbearbeitungsprogramme noch heute das Format als „Compuserve GIF“ bezeichnen. Auch ist die Fähigkeit, GIF-Dateien darstellen zu können unter anderem deshalb Bestandteil jedes modernen Webbrowsers.

Als das Internetzeitalter begann, war GIF neben dem Schwarz/Weiß-Bildformat XBM das zweite Standardformat für Bilder. Das heute dominierende JPEG-Format wurde erst mit dem Mosaic-Browser eingeführt. Während das XBM-Format vollständig verdrängt wurde, konnte sich GIF behaupten, weil das JPEG-Format Grafiken mit harten Farbübergängen nicht korrekt darstellen kann.

Bei GIF sind die Farbinformationen in einer Farbtabelle abgelegt. Diese kann bis zu 256 verschiedene Einträge enthalten, die frei aus 256³ ≈ 16,7 Millionen möglichen Farbwerten auswählbar sind. Als das Bildformat vorgestellt wurde, war dies keine wesentliche Einschränkung, da nur wenige Leute Hardware besaßen, die mehr Farben anzeigen konnte. Für typische Zeichnungen, Cartoons, Schwarz-Weiß-Fotografien und ähnliches sind 256 Farben oder Graustufen in der Regel auch heute noch völlig ausreichend. Komplexere Bilder wie zum Beispiel Farbfotos oder Zeichnungen mit Farbverläufen müssen demzufolge vor der Speicherung auf 256 Farben oder weniger reduziert werden (Farbquantisierung).

Eine GIF-Animation

Ein Farbeintrag in der Palette kann als transparent definiert werden. Dadurch kann man den Eindruck erwecken, ein GIF-Bild hätte eine nicht rechteckige Form. Halbtransparenzen (Alpha-Transparenz) wie bei PNG sind damit aber nicht möglich, ein Pixel kann entweder nur voll sichtbar oder komplett „durchsichtig“ sein.

Die erste 1987 herausgebrachte GIF-Version war die Version „87a“. Im Jahr 1989 veröffentlichte CompuServe eine erweiterte Version, die „89a“ genannt wird. Diese ermöglicht u.a. das Speichern mehrerer Bilder in einer GIF-Datei, was vor allem für einfache Animationen verwendet wird. Dadurch war erstmalig auch die Übertragung kurzer filmähnlicher Dateien möglich, weshalb GIF seinen damaligen Konkurrenten weit voraus war. Man kann die Version an den ersten sechs Bytes einer GIF-Datei erkennen, der sogenannten Signatur. Interpretiert man diese als ASCII-Zeichen, so steht dort GIF87a bzw. GIF89a.

GIF ermöglicht dabei, wie üblich verwendet, sich ständig wiederholende Animationen (siehe Weltkugel rechts) oder Animationen die nur einmal oder einige mal ablaufen und dann beim letzten Bild stehen bleiben (Beispiel).

GIF hat die MIME-Typen image/gif oder image/giff.

Diese Animationsmöglichkeit bietet gleichzeitig einen (in der Praxis allerdings nahezu nie genutzten) Kniff an, die 256-Farben-Grenze eines GIF-Bildes zu sprengen, da GIF die Möglichkeit vorsieht, je Einzelbild (Frame) eine separate Farbpalette zu speichern.^[1] Auf diese Weise kann man, Frame für Frame, immer mehr Farbinformationen hinzufügen, allerdings auf sehr umständliche Weise, die, aufgrund des Speicherplatzbedarfes der Farbtabellen an sich, auch der Kompressionsabsicht zuwiderläuft.

Die Größe eines GIF Bildes ist auf max. 16.384 mal 16.384 Pixel beschränkt.^[2] Das ist in der Paxis mehr als ausreichend.

[Bearbeiten] Interlacing

Simulation des Interlace-Verfahrens

Da die typische Bandbreite der Online-Anbindung eines Webnutzers Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre noch sehr begrenzt war, wurde in GIF die Möglichtkeit der so genannten Interlace-Darstellung integriert. Dabei werden die Bilddaten nicht der Reihenfolge nach abgespeichert, sondern zunächst jede 8. Zeile (von oben nach unten), dann jede 4., jede 2. und schließlich die verbleibenden. Bei der Anzeige der Grafik im Webbrowser werden diese Zeilen dann in zunächst 8facher, dann 4facher, schließlich doppelter Höhe angezeigt, bis alle Daten geladen sind und das Bild 1:1 dargestellt wird. Auf diese Weise hat der Betrachter - speziell bei sehr langsamer Verbindung - schnellstmöglich eine Art grober Voransicht, die mit zunehmender Datenmenge verfeinert wird. Eine verbesserte Methode wurde für das PNG-Format übernommen.

[Bearbeiten] GIF und die LZW-Patente

1994 entdeckte die Software-Firma Unisys, dass sie ein 1983 eingereichtes Softwarepatent auf das im GIF-Format verwendete LZW-Verfahren hielt und forderte daraufhin von CompuServe Lizenzgebühren. Die beiden Unternehmen einigten sich darauf, dass CompuServe eine Lizenz von Unisys erhält, die dann an Hersteller kommerzieller Programme, die das GIF-Format verwenden, weitergegeben werden darf. CompuServe verlangte dafür eine Grundgebühr von 1 US-Dollar sowie 1,5 % des Verkaufserlöses der Software, mindestens jedoch 15 Cent pro verkaufter Kopie.^[3] Die Gültigkeit dieser Lizenz beschränkte sich außerdem auf Programme, die mit dem CompuServe-Online-Dienst zusammenarbeiteten.

Später konnte der LZW-Algorithmus auch direkt bei Unisys lizenziert werden. Zu diesem Zeitpunkt war GIF bereits so weit im World Wide Web verbreitet, dass sich kaum ein Hersteller den Forderungen von Unisys widersetzen konnte. Obwohl Freie Software und nicht-kommerzielle Produkte vorerst noch von Unisys’ Lizenzforderungen ausgenommen waren, führten diese zur Entwicklung von PNG.

1999 erklärte Unisys, dass nun auch für freie Software Lizenzgebühren zu entrichten wären. Gleichzeitig ging man juristisch gegen einzelne Anwender vor, die GIF-Bilder auf ihren Webseiten verwendeten, die von nicht lizenzierter Software erzeugt wurden.

Das US-Patent ist am 20. Juni 2003 abgelaufen; im Vereinigten Königreich, Frankreich, Deutschland und Italien galt das Patent bis zum 18. Juni 2004, in Japan bis zum 20. Juni 2004 und in Kanada bis zum 7. Juli 2004.

Ferner wurde der Firma IBM ein Patent auf dasselbe Verfahren erteilt; dies beruht auf einem Fehler des US-Patentamts. Die Anmeldung erfolgte zwar drei Wochen vor der von Unisys; nach dem Patentrecht der USA bedeutet dies jedoch nicht, dass das IBM-Patent Priorität genießt. Vielmehr dürfte das IBM-Patent aufgrund des früher erteilten Unisys-Patents ungültig sein. Es wäre am 11. August 2006 ausgelaufen.

Laut dem Software Freedom Law Center liefen am 1. Oktober 2006 die letzten wesentlichen Patente auf die Verwendung von GIFs aus, so dass eine freie Verwendung nun möglich ist.^[4] Zum Ablauf des Patents kommentierte eine Stellvertreterin von Unisys:

We haven't evaluated the new recommendation for PNG, and it remains to be seen whether the new version will have an effect on the use of GIF images. If so, the patent situation will have achieved its purpose, which is to advance technological innovation. So we applaud that.^[5]

Wir haben die neue [W3C-]Empfehlung für PNG nicht beurteilt, und es muss sich noch zeigen, ob die neue Version sich auf die Nutzung von GIF-Bildern auswirken wird. Wenn ja, dann wird die Patentlage ihren Zweck erfüllt haben, nämlich technische Innovation zu fördern. Daher begrüßen wir das.

[Bearbeiten] Vergleich mit moderneren Standards

Das unpatentierte PNG-Format wurde speziell dazu entwickelt, um GIF als Format für Einzelbilder im World Wide Web abzulösen. PNG bietet mehr Eigenschaften, fast immer eine bessere Kompression und kann mehr Farben pro Einzelbild darstellen als GIF. Letzteres ist der größte Vorteil von PNG gegenüber GIF.

Jedoch konnte PNG GIF trotz der Lizenzgebüren für das LZW-Verfahren lange Zeit nichts anhaben, weil es bis zum Auslaufen des Patents auf das LZW-Verfahren fast nur Privatpersonen waren, die als Protest gegen die Unisys-Lizenzpolitik ihre GIFs durch PNG-Bilder ersetzten und Firmen lieber zahlten, da das PNG-Format von den meisten Browsern noch nicht richtig oder überhaupt nicht unterstützt wurde. Erst seitdem die meisten Webbrowser das PNG-Format unterstützen, nimmt seine Verwendung zu. Jedoch konnte es GIF bisher (März 2007) nicht verdrängen.^[6]Außerdem kann PNG prinzipbedingt keine Animationen darstellen wie GIF 89a, was sein größter Nachteil ist.

Weil das zu PNG entwickelte Animationsformat MNG sich bis heute nicht durchsetzen konnte, hat sich als vollwertiger Ersatz für GIF 89a, zumindest auf Homepages großer Firmen, Adobe Flash etabliert. Dieses übertrifft sogar die Fähigkeiten von GIF, indem es neben Grafiken und Fotos auch Animationen und Filme mit Ton darstellen kann, sofern der Adobe Flash Player installiert ist. Dieser wird für die drei verbreitetsten Betriebssysteme kostenlos von Adobe angeboten.

Das GIF-Format kann deshalb als technisch veraltet angesehen werden.

[Bearbeiten] Verbreitung und Verwendung

GIF-Bilder werden auch heute (2007) noch in großer Zahl, besonders für Banner und kleinere Bilder, erzeugt und im Internet verwendet. Für größere Bilder und Grafiken im Web ist dagegen das GIF-Format heute eher unüblich, sodass man größere GIF-Bilder fast nur auf alten Internetseiten findet, die schon seit Jahren unverändert existieren ^[7].

GIF-Bilder werden jedoch nicht nur im Internet verwendet, sondern teils auch von anderen Programmen, z. B. in Computerspielen für DOS oder Datenbanken.

[Bearbeiten] Literatur

Thomas W. Lipp: Grafikformate, Microsoft Press Deutschland, ISBN 3-86063-391-0
Jörg Stroisch, Thorsten Olscha: Webgrafik-Optimierung Markt + Technik, München, 2003 2. Aufl., ISBN 3827265304