jpeg文件数据结构以及将位图保存为jpg的代码.docx

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jpeg文件数据结构以及将位图保存为jpg的代码

jpeg文件数据结构以及将位图保存为jpg的代码

JPEG文件数据结构以及将位图保存为JPG的代码一、简述

　　JPEG是一个压缩标准，又可分为标准JPEG、渐进式JPEG及JPEG2000三种:

　　①标准JPEG：

以24位颜色存储单个光栅图像，是与平台无关的格式，支持最高级别的压缩，不过，这种压缩是有损耗的。

此类型图片在网页下载时只能由上而下依序显示图片，直到图片资料全部下载完毕，才能看到全貌。

　　②渐进式JPEG：

渐进式JPG为标准JPG的改良格式，支持交错，可以在网页下载时，先呈现出图片的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容，渐进式JPG的文件比标准JPG的文件要来得小。

　　③JPEG2000：

新一代的影像压缩法，压缩品质更好，其压缩率比标准JPEG高约30％左右，同时支持有损和无损压缩。

一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，让图像由朦胧到清晰显示。

　　以一幅24位彩色图像为例，JPEG的压缩分为四个步骤：

　　①颜色转换：

在将彩色图像进行压缩之前，必须先对颜色模式进行数据转换。

转换完成之后还需要进行数据采样。

　　②DCT变换：

是将图像信号在频率域上进行变换，分离出高频和低频信息的处理过程，然后再对图像的高频部分（即图像细节）进行压缩。

首先以象素为单位将图像划分为多个8×8的矩阵，然后对每一个矩阵作DCT变换。

把8×8的象素矩阵变成8×8的频率系数矩阵（所谓频率就是颜色改变的速度），频率系数都是浮点数。

　　③量化：

由于下面第四步编码过程中使用的码本都是整数，因此要对频率系数进行量化，将之转换为整数。

数据量化后，矩阵中的数据都是近似值，和原始图像数据之间有了差异，这一差异是造成图像压缩后失真的主要原因。

这一过程中，质量因子的选取至为重要。

值选得大，可以大幅度提高压缩比，但是图像质量就比较差，质量因子越小图像重建质量越好，但是压缩比越低。

　　④编码：

编码是基于统计特性的方法。

　　四个步骤都完成后的JPEG文件，其基本数据结构为两大类型：

“段”和经过压缩编码的图像数据。

二、数据结构　　1.段的一般结构如下表所示：

表1：

段的一般结构

-----------------------------------------------------------------

名称字节数数据说明

-----------------------------------------------------------------

段标识1FF每个新段的开始标识

段类型1类型编码（称作“标记码”）

段长度2包括段内容和段长度本身,不包括段标识和段类型

段内容≤65533字节

-----------------------------------------------------------------

　　说明：

①JPG文件中所有关于宽度高度长度间隔这一类数据，凡是＞１字节的，均采用Motorola格式，即：

高位在前，低位在后。

②有些段没有长度描述也没有内容，只有段标识和段类型。

文件头和文件尾均属于这种段。

③段与段之间无论有多少FF都是合法的，这些FF称为“填充字节”，必须被忽略掉。

　　2.段类型有30种，但只有10种是必须被所有程序识别的，其它的类型都可以忽略。

所以下面只列出这10种类型。

表2：

段类型

---------------------------------------

名称标记码说明

---------------------------------------

SOID8文件头

EOID9文件尾

SOF0C0帧开始（标准JPEG）

SOF1C1同上

DHTC4定义Huffman表（霍夫曼表）

SOSDA扫描行开始

DQTDB定义量化表

DRIDD定义重新开始间隔

APP0E0定义交换格式和图像识别信息

COMFE注释

-----------------------------------------------------------

　　说明：

有的文章也将DNL段（标记码＝DC，定义扫描行数）列为必须段。

　　3.以下按一般JPEG文件的段排列顺序详细介绍各种段的结构：

表3：

SOI（文件头）

-----------------

名称字节数值

-----------------

段标识1FF

段类型1D8

-----------------

　　说明：

这两个字节构成了JPEG文件头。

表4：

APP0（图像识别信息）

--------------------------------------------------------------------------

名称字节数值说明

--------------------------------------------------------------------------

段标识1FF

段类型1E0

段长度20010如果有RGB缩略图就＝16＋3n

　　（以下为段内容）

交换格式54A46494600“JFIF”的ASCII码

主版本号1

次版本号1

密度单位10＝无单位；1＝点数/英寸；2＝点数/厘米

X像素密度2水平方向的密度

Y像素密度2垂直方向的密度

缩略图X像素1缩略图水平像素数目

缩略图Y像素1缩略图垂直像素数目

（如果“缩略图X像素”和“缩略图Y像素”的值均＞0，那么才有下面的数据）

RGB缩略图3×nn＝缩略图像素总数＝缩略图X像素×缩略图Y像素

--------------------------------------------------------------------------

　　说明：

①JFIF是JPEGFileInterchangeFormat的缩写，即JPEG文件交换格式，另外还有TIFF等格式，很少用

②“如果有RGB缩略图就＝16＋3n”是什么意思呢？

比如说“缩略图X像素”和“缩略图Y像素”的值均为48，就表示有一个48×48像素的缩略图（ｎ＝48×48），缩略图是24位真彩位图，用３个字节来表示一个像素，所以共占用3n个字节。

但大多数JPG文件都没有这个“鸡肋”缩略图。

表5：

COM（注释）

--------------------------------------------------------------------------

名称字节数值说明

--------------------------------------------------------------------------

段标识1FF

段类型1FE

段长度2其值＝注释字符的字节数＋2

段内容注释字符

--------------------------------------------------------------------------

　　说明：

有的JPEG文件没有这个段。

表6：

DQT（定义量化表）--------------------------------------------------------------------------名称字节数值说明--------------------------------------------------------------------------段标识1FF段类型1DB段长度243其值＝3＋n（当只有一个QT时）　　（以下为段内容）QT信息10－3位：

QT号4－7位：

QT精度（0＝8bit，1字节；否则＝16bit，2字节）QTnn＝64×QT精度的字节数--------------------------------------------------------------------------　　说明：

①JPEG文件一般有２个DQT段，为Y值（亮度）定义１个,为C值（色度）定义１个。

②一个DQT段可以包含多个QT,每个都有自己的信息字节表7：

SOF0（图像基本信息）--------------------------------------------------------------------------名称字节数值说明--------------------------------------------------------------------------段标识1FF段类型1C0段长度2其值＝8＋组件数量×3　　（以下为段内容）样本精度18每个样本位数（大多数软件不支持12和16）图片高度2图片宽度2组件数量131＝灰度图，3＝YCbCr/YIQ彩色图，4＝CMYK彩色图　　（以下每个组件占用３字节）组件ID11＝Y,2＝Cb,3＝Cr,4＝I,5＝Q采样系数10－3位：

垂直采样系数4－7位：

水平采样系数量化表号1---------------------------------------------------------------------------　　说明：

①JPEG大都采用yCrCb色彩模型（y表示亮度，Cr红色分量，Cb表示蓝色分量），所以组件数量一般＝3②样本就是单个像素的颜色分量，也可理解为一个样本就是一个组件③采样系数是实际采样方式与最高采样系数之比，而最高采样系数一般＝0.5（分数表示为1/2）。

比如说，垂直采样系数＝2，那么2×0.5＝1，表示实际采样方式是每个点采一个样，也就是逐点采样；如果垂直采样系数＝1，那么：

1×0.5＝0.5（分数表示为1/2），表示每２个点采一个样表8：

DHT（定义Huffman表）--------------------------------------------------------------------------名称字节数值说明--------------------------------------------------------------------------段标识1FF段类型1C4段长度2其值＝19＋n（当只有一个HT表时）　　（以下为段内容）HT信息10－3位：

HT号4位：

HT类型,0＝DC表，1＝AC表　　　　　　　　　　　5－7位：

必须＝0HT位表16这16个数的和应该≤256HT值表nn＝表头16个数的和--------------------------------------------------------------------------　　说明：

①JPEG文件里有２类Haffman表：

一类用于DC（直流量），一类用于AC（交流量）。

一般有４个表：

亮度的DC和AC，色度的DC和AC。

最多可有６个。

②一个DHT段可以包含多个HT表,每个都有自己的信息字节③HT表是一个按递增次序代码长度排列的符号表。

表9：

DRI（定义重新开始间隔）--------------------------------------------------------------------------名称字节数值说明--------------------------------------------------------------------------段标识1FF段类型1DD段长度24　　（以下为段内容）开始间隔2n　复位标记的间隔距离---------------------------------------------------------------------------　　说明：

①开始间隔表示在压缩数据流中，每隔ｎ个MCU块就有一个RST标记，RST标记将Huffman的解码数据流复位，DC也重新从０开始，因此，RST标记是一种复位标记②RST标记是一种特殊的段，它只具有段标识和段类型（长度＝２字节），但它不是独立的段，只能穿插在数据流中（文件头和文件尾段也只有段标识和段类型，却都是独立的段）。

③RST标记共有８个（RST0－RST7），从RST0起开始使用，然后是RST1....直至RST7，再从RST0重复。

④RST标记的标识码是FFD0－FFD7，对应RST0－RST7⑤笔者查看了许多自己电脑上的JPG文件的数据，未发现DRI段和RST标记，所以无法进行详尽的考察表10：

SOS（扫描行开始）--------------------------------------------------------------------------名称字节数值说明--------------------------------------------------------------------------段标识1FF段类型1DA段长度2000C其值＝6＋2×扫描行内组件数量　　（以下为段内容）扫描行内组件数量13必须≥1，≤4（否则错误），通常＝3　　（以下每个组件占用２字节）组件ID11=Y,2=Cb,3=Cr,4=I,5=QHuffman表号10－3位：

AC表号（其值＝0...3）4－7位：

DC表号（其值＝0...3）3最后３个字节用途不明，忽略--------------------------------------------------------------------------　　说明：

紧接SOS段后的是压缩的图像数据（一个个扫描行），数据存放顺序是从左到右、从上到下。

表11：

EOI（文件尾）------------------名称字节数值------------------段标识1FF段类型1D9------------------　　说明：

这两个字节构成了JPEG文件尾。

三、实例分析　　用系统自带的画图程序画一个32×24的红色方块，另存为JPG文件，这个文件的全部数据如下：

0000:

FFD8FFE000104A4649460001010100600010:

00600000FFDB004300080606070605080020:

0707070909080A0C140D0C0B0B0C19120030:

130F141D1A1F1E1D1A1C1C20242E27200040:

222C231C1C2837292C30313434341F270050:

393D38323C2E333432FFDB00430109090060:

090C0B0C180D0D1832211C21323232320070:

323232323232323232323232323232320080:

323232323232323232323232323232320090:

3232323232323232323232323232FFC000A0:

0011080018002003012200021101031100B0:

01FFC4001F000001050101010101010000C0:

0000000000000001020304050607080900D0:

0A0BFFC400B51000020103030204030500E0:

0504040000017D01020300041105122100F0:

31410613516107227114328191A108230100:

42B1C11552D1F02433627282090A16170110:

18191A25262728292A3435363738393A0120:

434445464748494A535455565758595A0130:

636465666768696A737475767778797A0140:

838485868788898A92939495969798990150:

9AA2A3A4A5A6A7A8A9AAB2B3B4B5B6B70160:

B8B9BAC2C3C4C5C6C7C8C9CAD2D3D4D50170:

D6D7D8D9DAE1E2E3E4E5E6E7E8E9EAF10180:

F2F3F4F5F6F7F8F9FAFFC4001F0100030190:

0101010101010101010000000000000101A0:

02030405060708090A0BFFC400B5110001B0:

0201020404030407050404000102770001C0:

0102031104052131061241510761711301D0:

22328108144291A1B1C109233352F01501E0:

6272D10A162434E125F11718191A262701F0:

28292A35363738393A434445464748490200:

4A535455565758595A636465666768690210:

6A737475767778797A828384858687880220:

898A92939495969798999AA2A3A4A5A60230:

A7A8A9AAB2B3B4B5B6B7B8B9BAC2C3C40240:

C5C6C7C8C9CAD2D3D4D5D6D7D8D9DAE20250:

E3E4E5E6E7E8E9EAF2F3F4F5F6F7F8F90260:

FAFFDA000C03010002110311003F00E20270:

E8A28AF993F710A28A2800A28A2800A20280:

8A2803FFD9分析：

0000-0001：

FFD8（文件头）0002-0013：

APP0段，其中：

　　0002-0003：

FFE0（段标记）　　0004-0005：

0010（段长度＝16字节）　　0006-000A：

4A46494600（“JFIF”的ASCII码）　　000B-000C：

0101（主次版本号＝1.01）　　000D：

01（密度单位为点数/英寸）　　000E-0011：

00600060（水平和垂直的密度均为每英寸96像素）　　0012-0013：

0000（没有缩略图）0014-0058：

DQT段，其中：

　　0014-0015：

FFDB（段标记）　　0016-0017：

0043（段长度＝67字节）　　0018：

00（QT号＝0，QT精度＝8bit）　　0019-0058：

QT0059-009D：

DQT段，其中：

　　0059-005A：

FFDB（段标记）　　005B-005C：

0043（段长度＝67字节）　　005D：

01（QT号＝1，QT精度＝8bit）　　005E-009D：

QT009E-00B0：

SOF0段，其中：

　　009E-009F：

FFC0（段标记）　　00A0-00A1：

0011（段长度＝17字节）　　00A2：

08（样本精度＝8bit）　　00A3-00A6：

00180020（图像高＝24，图像宽＝32）　　00A7：

03（组件数量＝3，YCbCr彩色图）　　00A8：

01（ID号＝1，这是亮度Y组件）　　00A9：

22（化为二进制＝00100010，表明垂直和水平采样系数均＝2）　　00AA：

00（使用QT号＝0的量化表）　　00AB：

02（ID号＝2，这是色度Cb组件）　　00AC：

11（化为二进制＝00010001，表明垂直和水平采样系数均＝1）　　00AD：

01（使用QT号＝1的量化表）　　00AE：

03（ID号＝3，这是色度Cr组件）　　00AF：

11（化为二进制＝00010001，表明垂直和水平采样系数均＝1）　　00B0：

01（使用QT号＝1的量化表）00B1-00D1：

DHT段，其中：

　　00B1-00B2：

FFC4（段标记）　　00B3-00B4：

001F（段长度＝31字节）　　00B5：

00（HT号＝0，DC表）　　00B6-00C5：

这16个数字之和＝12，说明下面的HT值表的长度＝12字节）　　00C6-00D1：

HT值表00D2-0188：

DHT段，这是HT号＝0的AC表，参照上面分析0189-01A9：

DHT段，这是HT号＝1的DC表，参照上面分析01AA-0260：

DHT段，这是HT号＝1的AC表，参照上面分析0261-026E：

SOS段，其中：

　　0261-0262：

FFDA（段标记）　　0263-0264：

000C（段长度＝12字节）　　0265：

03（组件数量＝3）　　0266-0267：

0100（组件ID＝1，Y组件，使用HT表号＝0的AC表）　　0268-0269：

0211（组件ID＝2，Cb组件，使用HT表号＝1的DC表）　　026A-026B：

0311（组件ID＝3，Cr组件，使用HT表号＝1的DC表）　　026C-026E：

003F00（几乎每个JPG文件中这３个字节的值都相同，但用途不明）026F-0282：

图像压缩数据0283-0284：

FFD9（文件尾）

四、计算jpg图片尺寸的代码：

PrivateSubCommand1_Click（）OnErrorGoTo100DimfLenAsSingle,kAsLongDimH1AsByte,H2AsByte,W1AsByte,W2AsByteDimOpenNameAsStringDimwAsLong,hAsLongOpenName="J:

\一江秋水的文档\图片收藏\风筝西施.jpg"'这里是全路径jpg图片文件名fLen=FileLen（OpenName）'获取文件长度OpenOpenNameForBinaryAs#1Get#1,1,H1Get#1,,H2IfH1=255AndH2=216Then'jpg：

FFD8k=3DoGet#1,k,H1Get#1,,H2Get#1,,W1Get#1,,W2k=k+2