JPEG解码——(1)JPEG文件格式概览

由于懒和人的忘性，以前做的一些笔记再回过头看时又有些生疏了，我决定把一些内容整理出来，以供有需要的来参考。

了解的人知道其价值所在，不知道的人就弃之如废物吧。

本篇是JPEG解码系列的第一篇——JPEG文件格式概览。

1. 图片文件的数据是什么？

这是一幅人眼可视的图片：

这是其对应的二进制数据：（由于二进制数据量浩如烟海，只截取头部的一些数据，使用的工具是WinHex）

2. 为什么需要文件格式来表达图像？

这就凸显了规范的重要性，使用同一套标准，各厂商都按照这个标准进行文件格式封装，那么你拿到别人的照片后就知道

了如何进行（文件格式）解析和（jpeg）解码了。

这也好理解，不同国家不同语言的人们如何交流？使用通用的标准——英语。

jpeg文件格式也自有其标准，文件格式标准参考电联的JFIF，编解码标准参考电联的ITU-T81。

3. 标准文档太长，没耐心读下去，怎么办？

标准规范的页码都是很长的，用于照顾到各个角落和细节。

但是，各个厂商实现时，肯定不会实现规范的全部内容，只需满足标准中最重要的一部分即可。

4. jpeg二进制数据解读

一般情况下，是按照这个顺序排列的：

如下为标注各种类型TAG，其中EOI在文件末尾未贴出来：

5. 关于各TAG的一些说明

5.1） 文件名末尾.jpg不代表真的是一个jpeg图片，因为你可以随意更改一个文件的后缀名。

5.2）JPEG文件必须以0xFF DB开头和以0xFF D9结尾。

5.3）DQT为量化表，该类型表有两个表，一个表示Y分量的量化表，另外一个为UV分量共用的量化表。

其中，TAG后面的0x 00 43表示这个TAG组中除去TAG两个字节外，共有多少个字节组成，后面的0x00为第几张表。

量化表为DCT变换系数，由于是8x8的二维DCT变换，故系数个数为64，这也即是：0x43 - 3 = 0x40 = 64。

5.4）SOF为帧图像开始，记录了采样精度、图形宽/高、分量个数、水平/垂直采样因子、量化表号等信息。

例如，摘抄下SOF下的这几个字节：0x00 110802 D003 E00301 22 0002 11 0103 11 01

　其中，0x00 11代表SOF下共有17字节；

　0x08代表采样精度，几乎都是用8位进行采样精度，即一个像素点可以有2^8=256级过渡；

　0x02 D0代表图像高，即0x02d0=720像素高；

　0x03 E0代表图像宽，即0x03E0=992像素宽；

　0x03代表分量表数，为3，分别代表Y、U和V的表;

　0x01 22 00中第一个字节01代表量化表序号（从1开始），第二个22代表水平/垂直采样因子（高四位为水平采样因子，第四位为垂直采样因子），第三个00代表量化表id=0；

　0x02 11 01中第一个字节01代表量化表序号为2，第二个11代表水平/垂直采样因子都为1，第三个00代表量化表id=1；

　0x03 11 01中第一个字节01代表量化表序号为3，第二个11代表水平/垂直采样因子都为1，第三个00代表量化表id=2；

需要补充说明一下，采样因子和量化表的问题。

采样因子：该图象的Y分量的宽/高采样因子都为2，而UV分量的采样因子都为1，则在同一个方向上（水平或垂直方向），Y分量采样点是UV分量采样点的2倍，

　如果图像Y分量宽高分别W和H，那么U和V分量只采样了W/2和H/2个点，这也代表原始图象的size=1.5*W*H。

　有些图像的第一张表可能是2和1或1和2，再或都是1，但是第二和第三张表的采样因子都是1。

量化表：Y分量使用一张量化表，UV分量使用另外一张表，因为DQT表一般就两张。

5.5）DHT为霍夫曼表，由四个表组成，分表代表：

[0][0]——直流霍夫曼表0，Y分量直流部分解码时使用

[0][1]——直流霍夫曼表0，UV分量直流部分解码时使用

[1][0]——交流霍夫曼表0，Y分量交流部分解码时使用

[1][1]——交流霍夫曼表1，UV分量交流部分解码时使用

5.6）SOS为扫描开始，其代表霍夫曼表关系进行映射。

5.7）SOS后面就为真正的编码数据，这是数据的大头，相比于此，文件头的size其实是非常之少。

5.8）EOI为图像结束的标志，图像必须以此结束。