手机开发实战152——JPEG介绍3

文件中段的介绍

APP0段中主要存储的是图片的识别信息（字符串”JFIF\0”）、一些分辨率的信息以及缩略图的信息。在我的实际测试中，发现并不是所有的JPEG文件都有APP0段的，有的仅是有APP2之类的其他段，但是每个文件中肯定是包含APPX的段（X可以取得的值可以查阅相关文档）。

DQT段的内容是量化表的信息。众所周知，一个颜色可以分为RGB（红、绿、兰）三个分量，这三色光组成了我们可以见到的所有色彩。但是，在JPEG文件中，RGB色彩格式需要先转化为YUV的格式。Y分量代表了亮度信息，UV分量代表了色差信息。相比之下，人眼对于Y分量更为敏感。量化表的作用就是对于一些不需要的量进行去除，这也是JPEG有损压缩损失数据的关键。上面的输出可以看到两个量化表，一个给Y分量，另一个给UV分量。其实，他们也可以共用一个量化表。一个量化的结果如下所示（摘自《JPEG压缩编码标准》）：

15    0     -1    0     0     0     0     0

-2    -1    0     0     0     0     0     0

-1    -1    0     0     0     0     0     0

0     0     0     0     0     0     0     0

0     0     0     0     0     0     0     0

0     0     0     0     0     0     0     0

0     0     0     0     0     0     0     0

0     0     0     0     0     0     0     0

我们可以看到，量化后出现了大量的0，这种结果很有利于我们进行下一步的数据压缩的。至于为什么是8x8的大小，待会你就知道了。

SOF0段的内容是图像的大小信息，每个像素的位数信息，以及YUV每个分量分别得的采样信息（这部分如果读者想要进一步学习，请参考相应书籍和文档）。JPEG文件图像的编码是一个方块一个方块进行的，每块的大小为8x8大小（如果图像不是整数个方块的大小那么就对图像补齐为整数个大小）。简略地说采样信息，就是如何按组记录YUV的信息，即若干个Y方块，若干个U方块，若干个V方块经过量化的数据再次经过编码后组成一组记录，保存在SOS段结束后。

DHT段的内容是一个重头戏，如果没有它，JPEG压缩效率就不会那么高了。它内部定义的是一个Huffman表，不同的DHT段定义不同的Huffman表，有的是直流量的表，有的是交流量的表。什么是直流量，什么是交流量呢？待会我再作介绍。最多的Huffman表示几个呢？YUV各一个，直流交流各一个，因为YUV每个分量都有直流和交流，所以最多时，Huffman表有3x2个，也就是可以有6个DHT段。该文件中有4个DHT表，您可以大概猜出来是哪几个表么？Y的直流和交流各一个Huffman表，UV和起来直流和交流各一个Huffman表。这样说应该比较合理吧。

举上面那个有许多个0的8x8的表的例子说，所谓交流量，是经过量化后的块内部除了左上角15那个值的其余值。实际上，块与块之间左上角那个值是用直流Huffman表来单独编码的。不与块内部一同编码。虽然不同的编码，但是要注意的事，不同的编码方式并不意味着它们是不在一起的，具体的存储编码后的数据的时候，还是按照若干个Y方块，若干个U方块，若干个V方块经过量化的数据再次经过编码后组成一组记录来存储的。

SOS段的内容是关于YUV每个分量的直流和交流各使用那个Huffman表来编码的。

图像数据块内的编码方式

使用那刚才那个包含很多0的量化后的8x8的数据块来说明，把块内剩余的63个数据用行程编码来编码。经过行程编码后的数据的格式是：（x,y）。x表示的是从当前位置开始有多少个连续的零，y表示这些连续的0的后面的第一个非零的数是多少。但是为了解决存储的问题和进行进一步的压缩。最后的压缩格式变为：（x,y）z。xy占有一个字节的长度。z的长度不固定，需要根据y的值来判断。x仍代表从当前位置开始有几个连续的零，但是因为x只能占有四位的长度，也就是它的最大值是15，所以，当多于16个连续的零的时候。会用一个字节的(15,0)来代替前面的16个0，然后继续编码（注意：这时候没有z部分）。当块结束或者当前块后面剩余的都是零的时候，就用（0,0）即EOB代替（同样也是没有z部分）。前面说到z的长度不固定，需要根据y的值来判断，这是为什么呢？简单的来说，z的长度是不一定的，在1~15的范围内。Y的作用简单的来说表示的是z的二进制位数（1~15），也正好是4位二进制的值能够表示的。然后，把xy合成的一个字节单独提取出来，利用DHT里面的Huffman表来进行编码。这样，编码的长度又能够被压缩了。