Graphics Interchange Format

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GIF ist eine Weiterleitung auf diesen Artikel. Weitere Bedeutungen sind unter GIF (Begriffsklärung) aufgeführt.

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Graphics Interchange Format
Dateiendung: .gif
MIME-Type: image/gif
Magische Zahl:

1357 hex
GIF87a / GIF89a

Entwickelt von: CompuServe
Art: Bitmap-Grafikformat
Website: Spezifikation GIF89a
Bei Fotos wie diesem macht sich die Beschränkung auf 256 Farben deutlich bemerkbar. Das Bild wirkt hier durch Dithering grobkörnig.

GIF (Auspr. nach Erfinder [d͡ʒɪf][1][2], meist jedoch [gɪf][3]) für Graphics Interchange Format (engl. Grafikaustausch-Format) ist ein Grafikformat mit guter verlustfreier Kompression für Bilder mit geringer Farbtiefe (bis zu 256 (= 28) verschiedene Farben pro Einzelbild). Darüber hinaus können mehrere Einzelbilder in einer Datei abgespeichert werden, die von geeigneten Betrachtungsprogrammen wie Webbrowsern als Animationen interpretiert werden. Ein heute nicht mehr gebräuchlicher weiterer Name des Formates ist GIFF (Graphics Interchange File Format).

Geschichte[Bearbeiten]

Das von Steve Wilhite entwickelte GIF wurde 1987 von dem US-Online-Dienst CompuServe als Farbformat eingeführt, um das vorher benutzte RLE-Format zu ersetzen, das nur Schwarzweißbilder 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, GIF für eigene Anwendungen kostenlos zu implementieren, sofern dieser einen Hinweis auf das Urheberrecht des Online-Dienstes anbrachte.

Als das Internetzeitalter begann, war GIF neben dem Schwarz-Weiß-Bildformat XBM das zweite Standardformat für Bilder. Das heute dominierende JPEG-Format wurde erst nach der Einführung des Mosaic-Browsers üblich. Während das XBM-Format vollständig verdrängt wurde, konnte sich GIF behaupten, weil es – im Gegensatz zu JPEG – Transparenz und Animationen erlaubt.

Die erste 1987 herausgebrachte GIF-Version war die Version „87a“. Im Jahr 1989 veröffentlichte CompuServe eine erweiterte Version, die „89a“ genannt wird. Man kann die Version an den ersten sechs Bytes einer GIF-Datei erkennen. Diese entsprechen entweder den ASCII-Zeichen GIF87a oder GIF89a.

In den 2010er Jahren erlebten GIF-Animationen ein überraschendes Comeback im Web[4][5]. Als Grund wird die Popularität von Bilder-Forenseiten wie tumblr und 4chan genannt,[6] wo sie genutzt werden um u.a. Cinemagramme[7] und Stereogramme zu erstellen.[8]

Im Jahr 2012 wurde das Wort "GIF" offiziell als Substantiv und Verb in der englischen Sprache anerkannt, als Verb mit der Bedeutung "ein GIF zu erstellen". Der US-amerikanische Zweig der Oxford University Press wählte es als Wort des Jahres, da sich GIF: "zu einem Werkzeug mit ernsthaften Anwendungen in Journalismus und Forschung entwickelt habe".[9][10]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Farben, Transparenz und Bildgröße[Bearbeiten]

Bei GIF sind die Farbinformationen in einer Farbtabelle (auch Farbpalette genannt) 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 Hardware, mit der man mehr Farben anzeigen konnte, wegen der sehr hohen Kosten kaum verbreitet war. Für einfache Zeichnungen, Schwarz-Weiß-Fotografien und ähnliches sind 256 Farben oder Graustufen in der Regel auch heute noch ausreichend. Komplexere Bilder wie Farbfotos oder Zeichnungen mit umfangreichen Farbverläufen müssen demzufolge vor der Speicherung auf 256 Farben oder weniger reduziert werden (Farbquantisierung). Die so entstandenen Farbstufen oder Dithering-Effekte sind besonders bei großen Bildern störend sichtbar.

Ab GIF89a kann ein Farbeintrag in der Palette als transparent definiert werden. Dadurch kann man an beliebigen Stellen die jeweilige Hintergrundfarbe durchscheinen lassen und z.B. den Eindruck erwecken, das Bild hätte eine nicht rechteckige Form. Teiltransparenz (Alpha-Transparenz) wie bei PNG ist damit aber nicht möglich: ein Pixel kann nur entweder „voll sichtbar“ oder „komplett durchsichtig“ sein.

Die maximale Größe von GIF-Bildern beträgt 65.535 × 65.535 Pixel, also etwa 4294 Megapixel.

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

Interlacing[Bearbeiten]

Simulation des Interlace-Verfahrens

Da die typische Bandbreite der Online-Anbindung eines Webnutzers Ende der 1980er, Anfang der 90er Jahre noch sehr begrenzt war, wurde schon in GIF87a die Möglichkeit 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 8-facher, dann 4-facher, schließlich doppelter Höhe angezeigt, bis alle Daten geladen sind und das Bild 1:1 dargestellt wird. Auf diese Weise hat der Betrachter auch bei sehr langsamer Verbindung noch relativ schnell eine grobe Voransicht, die dann mit zunehmender Datenmenge verfeinert wird. Eine verbesserte Methode (Adam7) wurde für das PNG-Format übernommen.

Bilder mit mehr als 256 Farben[Bearbeiten]

Ein High Color GIF-Bild (32.697 Farben), über mehrere Farbtabellen erzielt, eine per Bildblock. (Zeitverzögerter Aufbau durch nicht-spezifikationskonforme Interpretation der Browser eines Verzögerungswert von 0 ms[11])
Eine Animation, welche die Schaffung eines High Color GIF-Bild veranschaulicht.

Schon GIF87a bietet die Möglichkeit mehrere Einzelbilder, von denen jedes eine eigene Farbpalette (Local Color Table) haben kann, in einer Datei zu speichern. Diese Möglichkeit kann dazu verwendet werden Echtfarbenbilder (True-Color-GIFs) zu speichern.[12][13] Anders als bei den animierten GIFs werden diese nicht nacheinander abgespielt sondern nebeneinander aufgebaut. Dazu wird das ganze Bild schachbrettartig (Kachelgrafik) in Einzelbilder mit nicht mehr als 256 Farben aufgeteilt, die jeweils eine eigene Palette erhalten. So lassen sich Bilder mit 24 Bit Farbtiefe auch in GIF verlustfrei und standardkonform speichern und darstellen. Da die Einzelbilder unabhängig voneinander komprimiert werden und zudem je eine unkomprimierte lokale Farbpalette von 6 bis 768 Byte Länge erfordern, ist bei solchen „Echtfarben-GIFs“ insgesamt meist keine gute Kompressionsrate mehr zu erreichen.

True-Color-GIFs lassen sich z.B. mit PhotoImpact oder der freien unter der GPL stehenden ANGIF-Library von Phil Howard erzeugen.[14] Konqueror, Safari und Netscape Communicator 4.7x zeigen sie sofort und korrekt an. IrfanView, Firefox, Internet Explorer und Opera zeigen die einzelnen Frames jedoch nur mit Zwangspausen von ca. 100 ms dazwischen an, wodurch bis zum vollständigen Bildaufbau der Eindruck einer Animation entstehen kann.[11] True-Color-GIFs lassen sich problemlos als 24-Bit-RGB-Bilder in das Grafikprogramm GIMP importieren aber nicht exportieren. Der Bildbetrachter XnView zeigt schwere Grafikfehler, das Bild ist nicht erkennbar. Die Bildanzeige von Windows XP meldet nur einen Fehler und zeigt das Bild nicht an. Die Programme Reggae und SView5 zeigen die Dateien problemlos an.

Photoshop kann jegliche Varianten von GIF sowohl anzeigen als auch bearbeiten und speichern.

Eine weitere Technik um mit GIFs Echtfarbbilder abbilden zu können verwendet die mit GIF89a eingeführte Transparenz: es kann eine GIF-Datei als Serie von sich überlappenden Bildern mit jeweils eigener 256-Farb-Tabelle konstruiert werden, in welcher die darunterliegenden Bildanteile über transparente Einzel-Pixel der darüberliegenden sichtbar werden.[15]

Echtfarben-GIFs erreichten bisher keine große Bekanntheit und Verbreitung, möglicherweise auch weil die meisten[16][17] GIF-Decoder in Bildbetrachtern und Browsern spezifikationswidrig einen Verzögerungswert von 0 ms zwischen den Einzelframe des GIFs als typischerweise 100 ms interpretieren, obwohl die Spezifikation dies explizit verbietet:

„8. The Decoder. The decoder has the following primary responsibilities. - Process each graphic in the Data Stream in sequence, without delays other than those specified in the control information. [...]“

http://www.w3.org/Graphics/GIF/spec-gif89a.txt

Animationen[Bearbeiten]

Eine sich elf Mal wiederholende GIF-Animation eines Einschlags auf der Mondoberfläche
Eine sich immer wiederholende GIF-Animation der Erde

Man kann die Fähigkeit von GIF, mehrere Einzelbilder zu speichern, auch zum Speichern von Animationen nutzen. Eine offizielle Beschreibung des verwendeten Formates existiert nicht, es hat sich jedoch als ein De-facto-Standard unter Browserherstellern etabliert. Dabei werden die Einzelbilder zeitverzögert nacheinander vom Webbrowser oder dem Bildbearbeitungsprogramm abgespielt. Durch diese Animationsmöglichkeit war erstmals auch die Übertragung kurzer, filmähnlicher Dateien möglich. Animierte GIFs erreichten deshalb eine große Verbreitung und sind auch weiterhin gebräuchlich.

GIF ermöglicht Animationen, die sich ständig wiederholen (siehe Weltkugel rechts) oder Animationen, die nur einmal oder einige Male ablaufen, und dann beim letzten Bild stehen bleiben (siehe Mondeinschlag links).

GIF und die LZW-Patente[Bearbeiten]

1994 entdeckte die Software-Firma Unisys, dass sie ein 1983 eingereichtes Softwarepatent auf das im GIF 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 GIF verwenden, weitergegeben werden darf. CompuServe verlangte dafür eine Grundgebühr von einem US-Dollar sowie 1,5 % des Verkaufserlöses der Software, mindestens jedoch 15 Cent pro verkaufter Kopie.[18] 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 lief am 20. Juni 2003 ab; 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 des 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.[19] 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.”

„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.“[20]

Vergleich mit moderneren Standards[Bearbeiten]

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 Lizenzgebühren 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. Firmen zahlten lieber, da das PNG-Format von den meisten Browsern noch nicht richtig oder überhaupt nicht unterstützt wurde. Außerdem kann PNG – im Gegensatz zu GIF – keine Animationen darstellen. Erst seitdem die meisten Webbrowser das PNG-Format unterstützen, nimmt seine Verwendung zu. Mittlerweile (Mitte 2009) konnte PNG durch seine technischen Vorteile das veraltete GIF in vielen Bereichen (außer bei Animationen) ablösen.

Das zu PNG entwickelte Animationsformat MNG konnte sich bis heute nicht durchsetzen. Deswegen wurde von Mozilla eine PNG-Erweiterung namens APNG vorgeschlagen, die neben Bildern auch Animationen darstellen kann und damit als vollständiger GIF-Ersatz gelten kann. Vorteil gegenüber MNG ist, dass Browser bzw. allgemein Software ohne Unterstützung von APNG (wie z. B. der Internet Explorer) von Animationen in diesem Format immerhin das erste Bild anzeigen. Jedoch wurde APNG 2007 von der PNG-Group nicht als PNG-Erweiterung akzeptiert.[21] Trotzdem entwickelt Mozilla APNG weiter, z.B. die im Juni 2008 veröffentlichten Versionen von Firefox (3.0) und Opera (9.50) unterstützen APNG, jedoch kein MNG mehr.[22][23]

Teilweise auch als Ersatz für GIF-Animationen hat sich auf den Homepages großer Firmen und Organisationen Adobe Flash etabliert. Die von Flash gebotenen Möglichkeiten übersteigen die von GIF bei weitem, neben Grafiken und Fotos können u.a. (dynamische) Animationen und Filme mit Ton wiedergegeben werden; jedoch muss hierzu ein zusätzlicher Flash Player installiert sein.

Obwohl GIF als technisch veraltet angesehen werden kann, ist es jedoch aufgrund seiner weiten Verbreitung, seines Bekanntheitsgrades und der Einsetzbarkeit auch für Animationen bislang nicht vollständig ersetzt worden.

Verbreitung und Verwendung[Bearbeiten]

GIF-Bilder wurden schon bald nach der Einführung als Web-Format vielfältiger eingesetzt, z.B. von Programmen wie Computerspielen, DOS oder Datenbanken. In den Anfangstagen des Web wurden Fotos und sonstige Echtfarb-Grafiken meistens im GIF gespeichert, obwohl dafür eigentlich technisch schlecht geeignet. Die damals noch nicht sehr weit verbreiteten True-Color-Grafiken wurden dabei (meist unter Anwendung von Dithering) auf 256 Farben oder weniger reduziert. GIFs in diesem Anwendungsfall sind deshalb noch häufig auf den wenigen Webseiten anzutreffen, die seit dieser Zeit noch (nahezu) unverändert existieren. Für Fotografien und andere Anwendungen die große Farbtiefen erfordern und als Allzweck-Bildformat wurde GIF seit den 2000er Jahren unüblich.

Jedoch werden GIF-Bilder weiterhin (trotz der Konkurrenz durch PNG) in großer Zahl im Internet verwendet, besonders für Banner, kleinere Bilder und für Animationen. GIF-Animationen (beispielsweise rotierende oder blinkende Textelemente) wurden am Anfang der Popularität des WWW, vor dem Jahr 2000, häufig als Blickfang und als erste dynamische Multimedialemente auf vielen sonst statischen Webseiten eingesetzt (was ihnen auch den scherzhaften Beinamen „Zappel-GIF“ einbrachte). Obwohl technisch überholt, erlebten in den 2010er Jahren GIF-Animationen ein weiteres Comeback im Web[4][5] und werden beispielsweise genutzt, um Cinemagramme oder Stereogramme[8] zu erstellen. Als Grund wird die Popularität von Bilder-Forenseiten wie tumblr und 4chan genannt.[6] Ein weiterer Grund ist die breitbandige und gute technische Unterstützung von animierten GIFs über alle Browser- und Betriebssystemgrenzen hinweg, im Gegensatz zu technisch moderneren Alternativen wie SVG, Flash oder animierten PNGs welche auch häufig zusätzliche Codecs oder Plugins benötigen.

Formatvergleich für Echtfarbbild[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Thomas W. Lipp: Grafikformate. Microsoft Press, Unterschleißheim 1997, ISBN 3-86063-391-0
  • John Miano: Compressed Image File Formats. Addison-Wesley, Reading 2000, ISBN 0-201-60443-4
  • Jörg Stroisch, Thorsten Olscha: Webgrafik-Optimierung. Markt und Technik, München 2003, ISBN 3-8272-6530-4

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Graphics Interchange Format – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Gif's inventor says ignore dictionaries and say 'Jif'. BBC News, 22. Mai 2013, abgerufen am 24. Mai 2013 (englisch).
  2. Werner Pluta: Steve Wilhite – Ehrung für den Erfinder des "Jif"-Formates. Golem.de, 22. Mai 2013, abgerufen am 24. Mai 2013.
  3. Gif | Define Gif at Dictionary.com. Collins English Dictionary – Complete & Unabridged 10th Edition, 2009, abgerufen am 24. Mai 2013 (englisch).
  4. a b Retrochic: Animierte GIFs feiern ihr Comeback. derstandard.at. 14. Februar 2013. Abgerufen am 2. Juli 2013: „Die verschwunden geglaubten Bilder aus der Urzeit des Internets tauchen vermehrt wieder auf
  5. a b Anil Dash: Animated GIFs Triumphant (englisch) dashes.com. 12. Juli 2011. Abgerufen am 2. Juli 2013: „Due to the power and ubiquity of what may be the world's most popular format for the moving image: The humble animated GIF image.
  6. a b Digitales Daumenkino auf Erfolgskurs - Nicht Twitter, nicht Instagram und schon gar nicht Facebook war der Webtrend 2012, sondern ein eigentlich reanimierter Oldie: Das Animated GIF hat seinen späten Siegeszug durch das Netz gestartet. Es vereint die Vorteile eines Bildes als relativ kleines File, für das kein Videoplayer notwendig ist, und die des Videos.. orf.at. 29. Dezember 2012. Abgerufen am 3. Juli 2013: „In Postingforen - allen voran beim anarchistischen Bilderforum 4chan - schon immer verstärkt genutzt, breitete sich nun auch der Trend aus, GIFs als Emoticon-Ersatz zu nutzen.[...]Der Hype ging Hand in Hand mit dem Aufschwung der Bilderblogplattform Tumblr, die heuer die Grenze von 20 Milliarden Posts durchbrach. Auch bei Twitter und Google+ hielten die GIFS Einzug.
  7. Elizabeth Flock: Cinemagraphs: What it looks like when a photo moves (englisch) Washington Post. 12. Juli 2011. Abgerufen am 28. Juli 2013.
  8. a b Stereogranimator auf nypl.com (englisch)
  9. Alison Flood: Gif is America's word of the year? Now that's what I call an omnishambles | Alison Flood | Books | guardian.co.uk (englisch) Guardian. 27. April 2013. Abgerufen am 1. Mai 2013.
  10. Oxford Dictionaries USA Word of the Year 2012 | OxfordWords blog (englisch) Blog.oxforddictionaries.com. 13. November 2012. Abgerufen am 1. Mai 2013: „"a tool with serious applications including research and journalism"
  11. a b About the Animated GIF Format auf stykz.net (englisch)
  12. True-Color GIF Example (englisch) phil.ipal.org. 2000. Archiviert vom Original am 3. September 2000. Abgerufen am 2. Juli 2013.
  13. Schreibstrategie True-Color-GIFs, Einzelheiten unter http://aminet.net/docs/misc/GIF24.readme
  14. angif auf freecode.com (englisch)
  15. Pedagoguery Software: Itsagif (englisch) Abgerufen am 2. Juli 2013.
  16. Animated GIF Minimum Frame Delay Browser Compatibility Study
  17. They’re different! How to match the animation rate of gif files accross browsers
  18. Lipp, S. 308
  19. Meldung „GIF ist jetzt frei von Patentrechten“ auf heise online
  20. CNET News.com: Bell tolling for PNG graphics format?, 9. Juni 2003
  21. VOTE FAILED: APNG 20070405a. SourceForge mailing list. 20. April 2007. Abgerufen am 21. September 2013.
  22. Bug 195280 – Removal of MNG/JNG support
  23. Bug 18574 – restore support for MNG animation format and JNG image format