jpg/jpeg是24位的图像文件格式，也是一种高效率的压缩格式
JPEG格式可以分为
1、标准JPEG：只有图片完全被加载和读取完毕之后，才能看到图片的全貌
2、渐进式JPEG：（标准的改进）首先呈现图片的大概外貌，然后再逐渐呈现具体的细节部分
3、JPEG2000三种格式：作为JPEG的升级版，JPEG2000的压缩率比标准JPEG高约30%，同时支持有损压缩和无损压缩。它还支持渐进式传输，即，先传输图片的粗略轮廓，然后，逐步传输细节数据，使得图片由模糊到清晰逐步显示。此外，JPEG2000还支持感兴趣区域，也就是说，可以指定图片上感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部分先进行解压。
JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，适合应用于互联网，可减少图像的传输时间，可以支持24bit真彩色，也普遍应用于需要连续色调的图像。JPEG由于可以提供有损压缩，因此压缩比可以达到其他传统压缩算法无法比拟的程度。
其压缩模式有以下几种：顺序式编码（SequentialEncoding），递增式编码（ProgressiveEncoding），无失真编码（LosslessEncoding）和阶梯式编码（HierarchicalEncoding）。
JPEG的压缩，分为四个步骤：
（1）颜色转换：由于JPEG只支持YUV颜色模式，而不支持RGB颜色模式，所以在将彩色图像进行压缩之前，必须先对颜色模式进据转换。转换完成之后还需要进行数据采样。一般采用的采样比例是2：1：1或4：2：2。由于在执行了此项工作之后，每两行数据只保留一行，因此，采样后图像数据量将压缩为原来的一半。
（2）DCT变换：DCT（DiscreteConsineTransform）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，以达到压缩图像数据的目的。首先将图像划分为多个8*8的矩阵。然后对每一个矩阵作DCT变换（变换公式此略）。变换后得到一个频率系数矩阵，其中的频率系数都是浮点数。
（3）量化：由于在后面编码过程中使用的码本都是整数，因此需要对变换后的频率系数进行量化，将之转换为整数。由于进行数据量化后，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。
（4）编码：编码采用两种机制：一是0值的行程长度编码；二是熵编码（EntropyCoding）。在JPEG中，采用曲徊序列，即以矩阵对角线的法线方向作“之”字排列矩阵中的元素。这样做的优点是使得靠近矩阵左上角、值比较大的元素排列在行程的前面，而行程的后面所排列的矩阵元素基本上为0值。行程长度编码是非常简单和常用的编码方式，在此不再赘述。编码实际上是一种基于统计特性的编码方法。在JPEG中允许采用HUFFMAN编码或者算术编码。
2.识别：前面3个字节：FF D8 FF
//SkImageDecoder_libjpeg.cpp (external\skia\src\images)
static bool is_jpeg(SkStream* stream) {
//需要匹配的字节
static const unsigned char gHeader[] = { 0xFF, 0xD8, 0xFF };
static const size_t HEADER_SIZE = sizeof(gHeader);
char buffer[HEADER_SIZE];
//从数据源中读取3个字节
size_t len = stream->read(buffer, HEADER_SIZE);
if (len != HEADER_SIZE) {
return false; // can't read enough
}
//只有完全匹配才会认为是jpeg图片
if (memcmp(buffer, gHeader, HEADER_SIZE)) {
return false;
}
return true;
}
3.JPEG图片格式详解
1. SOI 0xD8 图像开始
2. APP0 0xE0 （图像识别信息） JFIF应用资料块
3. APPn 0xE1 - 0xEF 其他的应用资料块(n, 1～15)
4. DQT 0xDB 量化表
5. SOF0 0xC0 帧开始
6. DHT 0xC4 霍夫曼(Huffman)表
//DRI（定义重新开始间隔 非必须）
7. SOS 0xDA 扫描线开始
8. EOI 0xD9 图像结束
JPEG 文件的格式是分为一个一个的段来存储的，段的多少和长度并不是一定的
注意：这个长度的表示方法是按照高位在前，低位在后的，与 Intel 的表示方法不同。比方说一个段的长度是0x12AB，那么它会按照0x12，0xAB的顺序存储。但是如果按照Intel的方式：高位在后，低位在前的方式会存储成0xAB，0x12，而这样的存储方法对于JPEG是不对的。这样的话如果一个程序不认识JPEG文件某个段，它就可以读取后两个字节，得到这个段的长度，并跳过忽略它。
微处理机中的存放顺序有正序(big endian)和逆序(little endian)之分。正序存放就是高位元组存放在前低位元组在後，而逆序存放就是低位元组在前高位元组在後。例如，十六进位数爲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，而英代尔(Intel)公司的微处理器使用逆序。JPEG文件中的位元组是按照正序排列的。
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名称 字节数 数据 说明
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段标识 1 FF 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
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。
3.0段类型
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名称 标记码 说明
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SOI D8 文件头
EOI D9 文件尾
SOF0 C0 帧开始（标准 JPEG）
SOF1 C1 同上
DHT C4 定义 Huffman 表（霍夫曼表）
SOS DA 扫描行开始
DQT DB 定义量化表
DRI DD 定义重新开始间隔
APP0 E0 定义交换格式和图像识别信息
COM FE 注释
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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。
ps：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。
3.1SOI文件头： FF D8
3.2 APP0图像识别信息
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名称 字节数 举例值 说明
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（以下为SOI段起始4字节标识）
段标识 1 FF
段类型 1 E0
段长度 2 0010 如果有RGB缩略图就＝16＋3n
（以下为SOI段内容）
交换格式 5 4A46494600 “JFIF”的ASCII码，一般我们用的都是JFIF的jpeg交换格式，但是也有TFIF的jpeg交换格式，如果camera sensor直接输出的是jpeg图片，那么在其sensor寄存器可以设置使用JFIF还是TFIF。
主版本号 1 01
次版本号 1 01
密度单位 1 01 0＝无单位；1＝点数/英寸；2＝点数/厘米
X像素密度 2 00 60=> 水平像素密度是96
Y像素密度 2 00 60 => 垂直像素密度是96
缩略图X像素 1 00 => 没有缩略图 缩略图水平像素数目
缩略图Y像素 1 00 => 没有缩略图 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×n n＝缩略图像素总数＝缩略图X像素×缩略图Y像素
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①JFIF是JPEG File Interchange Forma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。
3.3DQT定义量化表
此处有2个DQT数据，第一个是亮度的，第二个是色度的。
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名称 字节数 值 说明
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段标识 1 FF
段类型 1 DB
段长度 2 43 其值＝3(段长度2个字节，QT信息1个字节)＋n（QT量化表的长度）
（以下为段内容）
QT信息 1 0－3位：QT号
4－7位：QT精度（0＝8bit，1字节；否则＝16bit，2字节）
QT n n＝64×QT精度的字节数
/*
以①为例子00 => 0-3位是QT号，4-7位QT精度，此处是0，所以精度是8bit，即1个字节。
以②为例子 01 => QT号是1，精度是8bit
QT量化表：这个的长度是根据QT信息确定的，上面QT精度为8bit，所以此处是64×1 = 64个字节
*/
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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
3.4SOF0图像基本信息
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名称 字节数 举例值 说明
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段标识 1 FF
段类型 1 C0
段长度 2 00 11 => 17 = 8 + 3*3，说明组件数量有3个 其值＝8(2+1+2+2+1)＋组件数量×3
（以下为段内容）
样本精度 1 08 => 每个样本的信息是8bit 每个样本位数（大多数软件不支持12和16）
图片高度 2 01 E0 => 480图片高度与实际一致
图片宽度 2 01 40 => 320图片宽度与实际一致
组件数量 1 03 => 代表YCbCr 彩色图，有3个组件分别是Y、Cb、Cr 1＝灰度图，3＝YCbCr/YIQ 彩色图，4＝CMYK 彩色图 //JPEG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＝3
（以下每个组件占用３字节）
组件 ID 1 1＝Y, 2＝Cb, 3＝Cr, 4＝I, 5＝Q
采样系数 1 0－3位：垂直采样系数
4－7位：水平采样系数
量化表号 1
此处实例值是：
01 22 00 => Y组件，垂直采样系数和水平采样系数都是2，量化表号是0
02 11 01 => Cb组件，垂直采样系数和水平采样系数都是1，量化表号是1
03 11 01 => Cr组件，垂直采样系数和水平采样系数都是1，量化表号是1
//此处可知此处Y采样是逐点采样，CbCr都是隔点采样，这就是标准的YUV422的数据。
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/*
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＝3
②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
*/
3.5DHT定义huffman表
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名称 字节数 举例值 说明
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段标识 1 FF
段类型 1 C4
段长度 2 其值＝19(2+1+16)＋n
（以下为段内容）
HT信息 1 0－3位：HT号
4位： HT类型(0＝DC表，1＝AC表)
5－7位：必须＝0
/*
以①为例子 00 => HT号是0，DC表
以②为例子 10 => HT号是0，AC表
以③为例子 01 => HT号是1，DC表
以④为例子 11 => HT号是1，AC表
//此处一共有4个Haffman 表，亮度DC Haffman 表，亮度AC Haffman 表，色度DC Haffman 表，色度AC Haffman 表
*/
HT位表 16 这16个数的和应该≤256
/*
以①为例子 00 01 05 01 01 01 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 => 共16个字节，加起来是12(此处和段长度是相匹配的)，说明HT表有12个字节
5)HT值表：
以①为例子00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B
ps: Huffman将在后续的文档中讲解，此处不细讲。
*/
HT值表 n n＝表头16个数的和
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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。
3.6SOS扫描行开始
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名称 字节数 值 说明
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段标识 1 FF
段类型 1 DA
段长度 2 000C => 12 = 2 + 1 + 2×3(扫描行内组件数量，每个组件2个字节) + 3
（以下为段内容）
扫描行内组件数量 1 3 必须≥1，≤4（否则错误），通常＝3
（以下每个组件占用２字节）
组件ID 1 1 = Y, 2 = Cb, 3 = Cr, 4 = I, 5 = Q
Huffman表号 1 0－3位：AC表号 (其值＝0...3)
4－7位：DC表号(其值＝0...3)
/*
01 00 => Y组件，AC表号是0，DC表号是0
02 11 => Cb组件，AC表号是1，DC表号是1
03 11 => Cr组件，AC表号是1，DC表号是1
*/
剩余3个字节 3 最后３个字节用途不明，忽略
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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。
3.7EOI文件尾
名称 字节数 值
段标识 1 FF
段类型 1 D9
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名称 字节数 值
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段标识 1 FF
段类型 1 D9
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3.8其他段
- COM（注释）
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名称 字节数 值 说明
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段标识 1 FF
段类型 1 FE
段长度 2 其值＝注释字符的字节数＋2
段内容 注释字符
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说明：有的JPEG文件没有这个段。
2)DRI（定义重新开始间隔）
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名称 字节数 值 说明
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段标识 1 FF
段类型 1 DD
段长度 2 4
（以下为段内容）
开始间隔 2 n 复位标记的间隔距离
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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－RST7
说明：这个不是必须段，很多JPEG都没有。
4. JPEG压缩编码实例
DC是指直流系数，是8×8个像素的平均值；AC是交流系数，是8×8个像素的其它值。压缩数据的排列方式是：亮度DC，AC，色差DC，AC，色差DC，AC。
1、每个分量如Y分量（DC+AC）完成后，如果还剩下位数，应该舍弃，后面的Cb分量是从下一个字节重新计算。
2、如果编码到后面没有压缩数据了，后面实际编码数据用0填充。
3、如果编码已经完成，那么剩余压缩数据用1填充。
4.1 8×8红色色块编码
如下图就是8×8红色色块的编码数据=>
图表 10
8×8红色
E2 E8 A2 8A F9 93 F7 13
11100010 11101000 10100010 10001010 11111001 10010011 11110111 00010011
计算Y亮度分量=>
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1110-0010 11-1010-00
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首先有一个DC系数需要计算出来
DC亮度
1110代表码长是4，类别是6，代表后面6个字节是它的值
001011是其值：最高位0代表是负数,反过来110100，代表-52
所以第一个数是：DC系数-52
AC亮度
1010:查表0/0，也就是后面都是0，代表这张图亮度都是一样的
。。。。。。。。。。jpeg图片格式详解
