手机开发实战151——JPEG介绍2

来源：互联网发布：如何在淘宝上开好网店编辑：程序博客网时间：2024/05/18 13:48

文件结构

JFIF 文件格式直接使用JPEG标准为应用程序定义的许多标记，因此JFIF格式成了事实上JPEG文件交换格式标准。JPEG的每个标记都是由2个字节组成，其前一个字节是固定值0xFF。每个标记之前还可以添加数目不限的0xFF填充字节(fill byte)。下面是其中的8个标记：

1. SOI　 0xD8　　　　　　　　　　　图像开始

2. APP0 0xE0　　　　　　　　　　　 JFIF应用数据块

3. APPn 0xE1 - 0xEF　　　其他的应用数据块(n, 1～15)

4. DQT　 0xDB　　　　　　　　　　　量化表

5. SOF0 0xC0　　　　　　　　　　　帧开始

6. DHT　 0xC4　　　　　　　　　　　霍夫曼(Huffman)表

7. SOS　 0xDA　　　　　　　　　　　扫描线开始

8. EOI　 0xD9　　　　　　　　　　　图像结束

JPEG定义的标记

Symbol

(符号)

Code Assignment

(标记代码)

Description

(说明)

Start Of Frame markers, non-hierarchical Huffman coding

SOF₀

0xFFC0

Baseline DCT

SOF₁

0xFFC1

Extended sequential DCT

SOF₂

0xFFC2

Progressive DCT

SOF₃

0xFFC3

Spatial (sequential) lossless

Start Of Frame markers, hierarchical Huffman coding

SOF₅

0xFFC5

Differential sequential DCT

SOF₆

0xFFC6

Differential progressive DCT

SOF₇

0xFFC7

Differential spatial lossless

Start Of Frame markers, non-hierarchical arithmetic coding

JPG

0xFFC8

Reserved for JPEG extensions

SOF₉

0xFFC9

Extended sequential DCT

SOF₁₀

0xFFCA

Progressive DCT

SOF₁₁

0xFFCB

Spatial (sequential) Lossless

Start Of Frame markers, hierarchical arithmetic coding

SOF₁₃

0xFFCD

Differential sequential DCT

SOF₁₄

0xFFCE

Differential progressive DCT

SOF₁₅

0xFFCF

Differential spatial Lossless

Huffman table specification

DHT

0xFFC4

Define Huffman table(s)

arithmetic coding conditioning specification

DAC

0xFFCC

Define arithmetic conditioning table

Restart interval termination

RSTm

0xFFD0～0xFFD7

Restart with modulo 8 counter m

Other marker

SOI

0xFFD8

Start of image

EOI

0xFFD9

End of image

SOS

0xFFDA

Start of scan

DQT

0xFFDB

Define quantization table(s)

DNL

0xFFDC

Define number of lines

DRI

0xFFDD

Define restart interval

DHP

0xFFDE

Define hierarchical progression

EXP

0xFFDF

Expand reference image(s)

APP_n

0xFFE0～0xFFEF

Reserved for application use

JPG_n

0xFFF0～0xFFFD

Reserved for JPEG extension

COM

0xFFFE

Comment

Reserved markers

TEM

0xFF01

For temporary use in arithmetic coding

RES

0xFF02～0xFFBF

Reserved

JPEG文件由下面的8个部分组成：

(1) 图像开始SOI(Start of Image)标记

(2) APP0标记(Marker)

① APP0长度(length)

②标识符(identifier)

③版本号(version)

④ X和Y的密度单位(units=0：无单位；units=1：点数/英寸；units=2：点数/厘米)

⑤ X方向像素密度(X density)

⑥ Y方向像素密度(Y density)

⑦缩略图水平像素数目(thumbnail horizontal pixels)

⑧缩略图垂直像素数目(thumbnail vertical pixels)

⑨缩略图RGB位图(thumbnail RGB bitmap)

(3) APPn标记(Markers)，其中n=1～15(任选)

① APPn长度(length)

②由于详细信息(application specific information)

(4) 一个或者多个量化表DQT(difine quantization table)

①量化表长度(quantization table length)

②量化表数目(quantization table number)

③量化表(quantization table)

(5) 帧图像开始SOF0(Start of Frame)

①帧开始长度(start of frame length)

②精度(precision)，每个颜色分量每个像素的位数(bits per pixel per color component)

③图像高度(image height)

④图像宽度(image width)

⑤颜色分量数(number of color components)

⑥对每个颜色分量(for each component)

o ID

o 垂直方向的样本因子(vertical sample factor)

o 水平方向的样本因子(horizontal sample factor)

o 量化表号(quantization table#)

(6) 一个或者多个霍夫曼表DHT(Difine Huffman Table)

①霍夫曼表的长度(Huffman table length)

②类型、AC或者DC(Type, AC or DC)

③索引(Index)

④位表(bits table)

⑤值表(value table)

(7) 扫描开始SOS(Start of Scan)

①扫描开始长度(start of scan length)

②颜色分量数(number of color components)

③每个颜色分量

o ID

o 交流系数表号(AC table #)

o 直流系数表号(DC table #)

④压缩图像数据(compressed image data)

(8) 图像结束EOI(End of Image)

JFIF格式中APP0域的详细结构

偏移

长度

内容

块的名称

说明

2 byte

0xFFD8

(Start of Image,SOI)

图像开始

2 byte

0xFFE0

APP0(JFIF application segment)

JFIF应用数据块

2 bytes

length of APP0 block

APP0块的长度

5 bytes

"JFIF"+"0"

识别APP0标记

1 byte

主要版本号(如版本1.02中的1)

1 byte

次要版本号(如版本1.02中的02)

1 byte

X和Y的密度单位

units=0：无单位

units=1：点数/英寸

units=2：点数/厘米

2 bytes

水平方向像素密度

2 bytes

垂直方向像素密度

1 byte

缩略图水平像素数目

1 byte

缩略图垂直像素数目

< Thumbnail RGB bitmap>

缩略RGB位图(n为缩略图的像素数)

Optional JFIF extension APP0 marker segment(s)

任选的JFIF扩展APP0标记段

……

2 byte

0xFFD9

(EOI) end-of-file

图像文件结束标记

JPEG文件的格式是分为一个一个的段来存储的（但并不是全部都是段），段的多少和长度并不是一定的。只要包含了足够的信息，该JPEG文件就能够被打开，呈现给人们。

JPEG文件的每个段都一定包含两部分一个是段的标识，它由两个字节构成：第一个字节是十六进制0xFF，第二个字节对于不同的段，这个值是不同的。紧接着的两个字节存放的是这个段的长度（除了前面的两个字节0xFF和0xXX，X表示不确定。他们是不算到段的长度中的）。

注意：这个长度的表示方法是按照高位在前，低位在后的，与Intel的表示方法不同。比方说一个段的长度是0x12AB，那么它会按照0x12，0xAB的顺序存储。但是如果按照Intel的方式：高位在后，低位在前的方式会存储成0xAB，0x12，而这样的存储方法对于JPEG是不对的。这样的话如果一个程序不认识JPEG文件某个段，它就可以读取后两个字节，得到这个段的长度，并跳过忽略它。

下面是一个JPEG图片的信息片断：

SOI

APP0 Length: 0x10

DQT

DQT [0]:

8 6 5 8 12 20 26 31

6 6 7 10 13 29 30 28

7 7 8 12 20 29 35 60

7 9 11 15 26 44 50 31

9 11 19 28 34 56 52 0

12 18 28 32 61 52 0 46

25 32 39 57 52 0 60 0

36 46 39 49 253 50 0 50

Length: 0x43

DQT

DQT [1]:

9 9 12 24 50 50 50 50

9 11 13 33 50 50 50 50

12 13 28 50 50 50 50 50

24 33 50 50 50 50 50 50

50 50 50 50 50 50 50 0

50 50 50 50 50 50 0 50

50 50 50 50 50 0 50 0

50 50 50 50 253 50 0 50

Length: 0x43

SOF0

Image Height: 173

Image Width: 401

Number of Frame(s): 3

****************

Content ID: 1

H Factor: 2

V Factor: 2

QT ID: 0

****************

Content ID: 2

H Factor: 1

V Factor: 1

QT ID: 1

****************

Content ID: 3

H Factor: 1

V Factor: 1

QT ID: 1

Length: 0x11

DHT

Type: DC TABLE

ID: 0

Length: 0x1f

DHT

Type: AC TABLE

ID: 0

Length: 0xb5

DHT

Type: DC TABLE

ID: 1

Length: 0x1f

DHT

Type: AC TABLE

ID: 1

Length: 0xb5

SOS Length: 0xc <-Will Not Process This Seg.

FATAL ERROR: File Structure Does NOT Support.

为什么最后会出现一个错误的信息呢？这是因为，在SOS（Start Of Scan）段的后面，就是编码后的一行一行的图像信息。不再是段的结构了。在开始的SOI（Start Of Image）不是一个段，它是文件的开始，它的值也是类似于0xFF，0xXX的结构（SOI的具体数值清自己察看相关书籍，本文章中将不作重点介绍），但是后面没有段的长度。在文件的最后，有一个EOI（End Of Image）的标识，它的结构和SOI是类似的。它标志着文件的结束。

在这中间，包含了APP0段，DQT段，SOF0段，DHT段，SOS段。有的段的个数是不唯一的，比方说DQT段。我们现在重点地介绍各个段的作用。

0 0