Jpeg简介

JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下：(0) 8*8分块。

(1) 正向离散余弦变换(FDCT)。

(2) 量化(quantisation)。

(3) Z字形编码(zigzag scan)。

(4) 使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码。

(5) 使用行程长度编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码。

(6) 熵编码（Huffman或算术）。

颜色模式转化：JPEG 的图片使用的是 YCrCb Color mode, 而不是计算机上最常用的 RGB.因为人眼对图片上的亮度 Y 的变化远比色度 C 的变化敏感. 我们完全可以每个点保存一个 8bit 的亮度值, 每 2x2 个点保存一个 Cr Cb 值, 而图象在肉眼中的感觉不会起太大的变化. 所以,原来用 RGB 模型, 4 个点需要 4x3=12 BYTE. 而现在仅需要 4+2=6 BYTE.FDCT变换：空间域到频域的转换，经过DCT变化后，就从原来的图象中分离出来的相应的直流部分DC 和交流部分AC；靠近左上角为低频部分，靠近右下角为高频部分。

量化：量化表是控制 JPEG 压缩比的关键. 这个步骤除掉了一些高频量, 损失了很高细节. 但事实上人眼对高空间频率远没有低频敏感.所以处理后的视觉损失很小, 在高空间频率段, 将出现大量连续的零。

DC分量：差分编码DPCMAC分量：行程编码(Run Length Coding)：将一行中颜色值相同的相邻像素用一个计数值和该颜色值来代替。

例如:aaabccccccddeee可以表示为3a1b6c2d3e。

如果一幅图象是由很多块颜色相同的大面积区域组成，那么采用行程编码的压缩效率是惊人的。

huffman 编码JPEG的算法具有以下四种操作方式：*顺序编码(Baseline mode)*累进编码(Progressive mode)*无失真编码(Lossless mode)*分层编码(Hierarchical mode)这其中最常用的是基于DCT变换的顺序模式，又称为基线系统(Baseline)JPEG文件(*.jpg)的一般顺序为：0xFF SOI(0xD8)0xFF APP0(0xE0) 段长图象参数[若干应用段： En) 段长应用说明]0xFF DQT(0xDB) 段长量化表说明（一般2个，Y 1个,Cb和Cr共用1个）0xFF SOF0(0xC0) 段长帧参数0xFF DHT(0xC4) 段长 Huffman表说明（4个）0xFF SOS(0xDA) 段长扫描参数压缩数据0xFF EOI(0xD9)文件格式内容：注意：多字节无符号整数的高位字节在前，这与Intel CPU不同。

图象开始标记(Start of Image marker)：0xff, SOI(0x d8)应用0标记段(APP0 marker segment)：应用0标记(APP0 marker)：0xff, APP0(0x e0)段长度(length)：2B（无符号整数，长度从本字段开始计算，下同）标识符(identifier)：5B："JFIF\0" 0X4A，0X46，0X49，0X46，0X00版本(version)：2B：主版本号(1B,=1), 次版本号(1B,≤2) 0X0101或者0X0102密度单位(unit)：1B（=1：英寸，=2：厘米）X方向象素密度(Xdensity)：2B（无符号整数）Y方向象素密度(Ydensity)：2B（无符号整数）略图水平象素数(Xthumbnail)：1B略图垂直象素数(Ythumbnail)：1B[略图(thumbnail)]：3*Xthumbnail*Ythumbnail B（若Xthumbnail=Ythumbnail=0 则无略图）[应用n标记段(APPn marker segment)]：（可选，可若干段）应用n标记(APPn marker)：0xff, APPn(0xen) (n=0~15)段长度(length)：2B（无符号整数）段内容(content)：(length-2)B[量化表定义段(quantization table define segment)]：（可选，可若干段）定义量化表标记(Define Quantization Table marker)：0xff, DQT(0x db)段长度(length)：2B（无符号整数）量化表说明(quantization table specification)：量化表精度与序号(precision and number of quantizationtable)：1B (精度Pm：高4位，=0(8b), 1(16b), Baseline=0;序号Nm：低4位，=0,1,2,3)量化表(quantization table)：64*(Pm+1) B（Z字形排序）帧参数段(frame parameters segment)：（对Baseline，一幅图象只有一个帧）帧开始标记(Start of Frame marker)：0xff, SOF0(0x c0) (Baseline DCT帧)段长度(length)：2B（无符号整数）数据精度(data precision)：1B（位数/象素/颜色分量，为输入数据的位数，Baseline=8）[JPEG文件使用的颜色空间是1982年推荐的电视图像信号数字化标准CCIR 601（现改为ITU-R BT.601）。

在这个彩色空间中，每个分量、每个像素的电平规定为256级，用8位代码表示。

]图象高(number of lines)：2B图象宽(line length)：2B颜色分量说明(color component specification)：分量数(number of components, NC)：1B（颜色分量数1或3，1代表灰度图，3代表C 彩色图Y,Cb,Cr）第k个分量(component k)：（k=1~NC, 共NC个）标识(identifier, IDk)：1B相对亚采样率(relative downsample ratio)：1B（水平采样率Hk：高4位; 垂直采样率Vk：低4位;都可=0,1,2,3）量化表序号(quantization table number, Qk)：1B (DCT=0,1,2,3; DPCM=0) （如对缺省YCbCr：NC=3, Y：ID1=01, (H1,V1)=0x22, Q1=00; Cb：ID2=02,(H2,V2)=0x11, Q2=01; Cr：ID3=03, (H3,V3)=0x11, Q3=01）[Huffman表定义段(huffman table define segment)]：（可选）定义Huffman表标记(Define Huffman Table marker)：0xff, DHT(0x c4)段长度(length)：2B（无符号整数）Huffman表说明(Huffman table specification)：（可若干个）表类型与序号(table type and number)：1B （类型：高4位, =0(DC), 1(AC);序号：低4位, =0,1,2,3, Baseline只允许取0、1,所以在基本系统中最多有4个Huffman表）位表(bits table)：16B（L1~L16, Lk=长度为k位的Huffman码字的个数）值表(value table)：∑Lk B（V[k,i]=第i个长度为k位的码值）扫描参数段(scan parameters segment)：（对Baseline，一帧只有一个扫描段）扫描开始标记(Start of Scan marker)：0xff, SOS(0x da)段长度(length)：2B（无符号整数）扫描分量说明(color component specification)：分量数(number of components, NS)：1B（等于颜色分量NC）第k个分量(component k)：（k=1~NS, 共NS个）标识(identifier)：1B（∈帧参数段的{IDk}）Huffman表序号(Huffman table number)：1B（DC：高4位, =0,1,2,3; AC：低4位, =0,1,2,3; Baseline都只允许取0,1）频率选择起点(start of spectral selection)：1B（Baseline中为0）频率选择终点(end of spectral selection)：1B（Baseline中为 63[0x3f]）逐渐逼近位位置(successive approximation bit position)：1B（Baseline中为0）压缩数据(compress data)：由若干MCU(Minimum Coding Unit, 最小编码单元）组成。

图象被从上到下、从左到右划分成若干MCU，若图象的高和宽不是MCU的整数倍，则对图象的底边和最右列进行复制。

对只有一个颜色分量的灰度图，一个MCU为一个8*8的数据块，对应于图象中的一个8*8象素阵列。

对有三个颜色分量的彩色图，一个MCU由若干8*8的数据块组成，块的顺序和数目（YUV411=6,YUV422=4）由扫描内的亚抽样比率决定。

如以下几幅图所示：YUV111的排列顺序YUV211的排列顺序YUV411的排列顺序图象结束标记(End of Image marker)：0xff, EOI(0x d9)。