JPG-JPEG（JFIF）文件解码—文件结构

转载请注明：转自 http://blog.csdn.net/ymlbright  [email protected]

一、总体结构

JPEG文件使用的数据存储方式有多种。最常用的格式称为JPEG文件交换格式（JPEG File Interchange Format，JFIF）。而JPEG文件大体上由一个个数据段组成，数据段包含：标记码(Tag)、数据长度、数据。

标记码（Tag）  2 Bytes

数据长度（大端序） 2Bytes

数据 n-2 Bytes

……

下一个数据段

标记码由两个字节构成，其前一个字节是固定值0xFF，后一个字节则根据不同意义有不同数值。在每个标记码之前还可以添加数目不限的无意义的0xFF填充，也就说连续的多个0xFF可以被理解为一个0xFF，并表示一个标记码的开始。而在一个完整的两字节的标记码后，就是该标记码对应的压缩数据流，记录了关于文件的诸种信息。

常用的标记有SOI、APP0、DQT、SOF0、DHT、DRI、SOS、EOI。

注意，SOI等都是标记的名称。在文件中，标记是以标记码形式出现的。例如SOI的标记代码为0xFFD8，即在JPEG文件中的如果出现数据0xFFD8，则表示此处为一个SOI标记。

JPG（JFIF）一般结构

SOI （0xFFD8）

APP0（0xFFE0）

APPn（0xFFEn）

DQT（0xFFDB）

SOFx（0xFFCx）

DHT（0xFFC4）

SOS（0xFFDA）

scanData

EOI（0xFFD9）

二、常用标记码数据段

1.SOI

代表JFIF图像数据的开始

2 Bytes  | 标记码 0xFFD8

2.APP0

应用程序标记 0

2 Bytes          | 标记码 0xFFE0

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

5 Bytes          | 固定值 0x4A46494600，字符串 “JIF0”

1 Bytes          | 主版本号

1 Bytes          | 副版本号

1 Bytes          | 图像密度单位 （0：无单位 1：点数/英寸 2：点数/厘米）

2 Bytes          | X方向像素密度

2 Bytes          | Y方向像素密度

1 Bytes          | 缩略图水平像素数目

1 Bytes          | 缩略图垂直像素数目

n Bytes          | 缩略图，RGB位图数据

3.APP1

应用程序标记1，TIFF 数据 ，具体可以参考：http://zh.wikipedia.org/wiki/TIFF

2 Bytes          | 标记码 0xFFE1

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

6 Bytes          | 固定值 0x457869660000，字符串 “Exif”

n Bytes          | 标签图像文件格式数据（TIFF）

4.APPn

拓展应用程序标记 2~15， 为其他应用程序保留

2 Bytes          | 标记码 0xFFE1~0xFFFF

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

n Bytes          | 数据内容

5.DQT

量化表，存储了对扫描数据进行量化的 8*8 矩阵。

2 Bytes          | 标记码 0xFFDB

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

———————————————————————————————

4 bits | 精度（0：8位1：16位）

4 bits | 量化表ID，一般有2张，最多4张，取值 0~3

64 Bytes | 表项（当精度为16位时，此字段有 128 Bytes）

———————————————————————————————

双线内部分可以重复出现，根据量化表ID，存储多张量化表

6.SOF0

图像帧开始

2 Bytes          | 标记码 0xFFC0

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

1 Bytes          | 每个数据样本位数，固定值 8

2 Bytes          | 图像高度（像素）

2 Bytes          | 图像宽度（像素）

1 Bytes          | 颜色分量数，JFIF中使用 YCbCr 所以为固定值 3 （1：灰度图 3：YCbCr 4：CMYK）

———————————————————————————————

1 Bytes          | 颜色分量ID

4 bits | 颜色分量水平采样因子

4 bits | 颜色分量垂直采样因子

1 Bytes          | 使用的量化表ID

———————————————————————————————

双线内部分将重复出现，依ID对颜色分量中的颜色进行描述

7.DHT

Huffman表，存储了对扫描数据进行压缩的Huffman表，共4张，DC直流2张，AC交流2张。

2 Bytes          | 标记码 0xFFDB

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

———————————————————————————————

4 bits | Huffman表类型（0：DC直流 1：AC交流）

4 bits | Huffman表ID，DC/AC 表分开编码

16 Bytes | 不同位数的码字数量

n Bytes | 编码内容含义

———————————————————————————————

双线内部分可以重复出现，根据表ID及DC/AC，存储多张Huffman表

7.SOS

扫描数据开始

2 Bytes          | 标记码 0xFFDA

2 Bytes          | 数据段长度，包含本字段，但不包括标记码

1 Bytes          | 颜色分量数，JFIF中使用 YCbCr 所以为固定值 3 （1：灰度图 3：YCbCr 4：CMYK）

———————————————————————————————

1 Bytes          | 颜色分量ID

4 bits | DC 直流分量使用的Huffman表ID

4 bits | AC交流分量使用的Huffman表ID

———————————————————————————————

3 Bytes          | 固定值 0x003F00

双线内部分可以重复出现，依ID对颜色分量中的颜色进行描述

8.scanData

图像的压缩数据，为了不与之前的标记码（Tag）混淆，数据中遇到 0xFF 时，需要进行判断：

1. 0xFF00：表示 0xFF 是图像数据的组成部分

2. 0xFFD0~0xFFD7：RSTn标记，遇到标记时，对差分解码变量进行重置（归0）

3. 0xFFD9：图像结束标记，图像压缩数据至此结束

9.EOI

代表JFIF图像数据的结束，即文件结尾

2 Bytes  | 标记码 0xFFD9

注：当图像中出现连续的 0xFF 时，当作一个 0xFF 看待。转载请注明：转自 http://blog.csdn.net/ymlbright  [email protected]

三、其他标记码

标记名	标记代码	说明
帧开始标记，Start of Frame，非层次哈夫曼编码
SOF0	0xFFC0	基线离散余弦变换
SOF1	0xFFC1	扩展顺序离散余弦变换
SOF2	0xFFC2	递进离散余弦变换
SOF3	0xFFC3	空间顺序无损
帧开始标记，Start of Frame，层次哈夫曼编码
SOF5	0xFFC5	差分离散余弦变换
SOF6	0xFFC6	差分层次离散余弦变换
SOF7	0xFFC7	差分空间无损
帧开始标记，Start of Frame，非层次算术编码
JPEG	0xFFC8	为JPEG扩展保留
SOF9	0xFFC9	扩展顺序离散余弦变换
SOF10	0xFFCA	递进离散余弦变换
SOF11	0xFFCB	空间顺序无损
帧开始标记，Start of Frame，层次算术编码
SOF13	0xFFCD	差分离散余弦变换
SOF14	0xFFCE	差分层次离散余弦变换
SOF15	0xFFCF	差分空间无损
其他标记
DHT	0xFFC4	定义哈夫曼树表
DAC	0xFFCC	定义算术编码表
RST0	OxFFD0	差分编码累计复位，共8个
……	……
RST7	OxFFD7
SOI	OxFFD8	图像开始
EOI	OxFFD9	图像结束
SOS	0xFFDA	开始扫描，图像数据开始
DQT	0xFFDB	定义量化表
DNL	0xFFDC	定义线数
DRI	0xFFDD	定义差分编码累计复位的间隔
DHP	0xFFDE	定义层次级数
EXP	0xFFDF	展开参考图像
APP0	0xFFE0	为应用程序保留，共15个
……	……
APP15	0xFFEE
JPG0	0xFFF0	为JPEG扩展保留，共14个
……	……
JPG13	0xFFFD
COM	0xFFFE	注释
TEM	0xFF01	算术编码中作临时之用
RES	0xFF02	保留，共189个
……	……
RES	0xFFBF

上表参考自：http://hi.baidu.com/cat_ng/