Jpg文件格式[参考]

明亮 posted @ 2011年2月20日 02:24 in 【科学综合】 , 2001 阅读
本文发表于：http://fml927.is-programmer.com

微处理机中的存放顺序有正序(big endian)和逆序(little endian)之分。正序存放就是高字节存放在前低字节在后，而逆序存放就是低字节在前高字节在后。例如，十六进制数为A02B，正序存放就是A02B，逆序存放就是2BA0。摩托罗拉(Motorola)公司的微处理器使用正序存放，而英特尔(Intel)公司的微处理器使用逆序。JPEG文件中的字节是按照正序排列的。

JPEG委员会在制定JPEG标准时，定义了许多标记(marker)用来区分和识别图像数据及其相关信息，但笔者没有找到JPEG委员会对JPEG文件交换格式的明确定义。直到1998年12月从分析网上具体的JPG图像来看，使用比较广泛的还是JPEG文件交换格式(JPEG File Interchange Format，JFIF)版本号为1.02。这是1992年9月由在C-Cube Microsystems公司工作的Eric Hamilton提出的。此外还有TIFF JPEG等格式，但由于这种格式比较复杂，因此大多数应用程序都支持JFIF文件交换格式。

JPEG文件使用的颜色空间是CCIR 601推荐标准进行的彩色空间(参看第7章)。在这个彩色空间中，每个分量、每个像素的电平规定为255级，用8位代码表示。从RGB转换成YCbCr空间时，使用下面的精确的转换关系：

Y = 256 * E'y

Cb = 256 * [E'Cb] + 128

Cr = 256 * [E'Cr] + 128

其中亮度电平E'y和色差电平E'Cb和E'Cb分别是CCIR 601定义的参数。由于E'y的范围是0～1，E'Cb和E'Cb的范围是-0.5～+0.5，因此Y, Cb和Cr的最大值必须要箝到255。于是RGB和YCbCr之间的转换关系需要按照下面的方法计算。

(1) 从RGB转换成YCbCr

YCbCr(256级)分量可直接从用8位表示的RGB分量计算得到：

Y = 0.299 R +   0.587G  +   0.114 B

          Cb =      - 0.1687R -  0.3313G  +        0.5 B + 128

             Cr =               0.5 R -  0.4187G   - 0.0813 B + 128

需要注意的是不是所有图像文件格式都按照R0，G0，B0，…… Rn，Gn，Bn的次序存储样本数据，因此在RGB文件转换成JFIF文件时需要首先验证RGB的次序。

(2) 从YCbCr转换成RGB

RGB分量可直接从YCbCr(256级)分量计算得到：

        R =   Y +                                           1.402 (Cr-128)

    G =  Y    -    0.34414 (Cb-128) - 0.71414 (Cr-128)

     B =  Y    +       1.772 (Cb-128)

在JFIF文件格式中，图像样本的存放顺序是从左到右和从上到下。这就是说JFIF文件中的第一个图像样本是图像左上角的样本。

2 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

为使读者对JPEG定义的标记一目了然，现将JPEG的标记码列于表6-05，并保留英文解释。

表 JPEG定义的标记

image

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)
        • ID
        • 垂直方向的样本因子(vertical sample factor)
        • 水平方向的样本因子(horizontal sample factor)
        • 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
        • ID
        • 交流系数表号(AC table #)
        • 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)

下表表示了APP0域的详细结构可通过UltraEdit工具软件打开一个JPG图像文件，对APP0的结构进行分析和验证。

表 JFIF格式中APP0域的详细结构

image

  • 无匹配
  • 无匹配
Small_feed 评论 (0)

登录 *


loading captcha image...
(输入验证码)
or Ctrl+Enter