JPEG文件字段

JPEG文件字段

JPEG编解码

目前有较多的图像编码标准，如jpeg、bmp、gif、png、webp、heif，我们这里先说jpeg部分，这个编解码标准诞生于20世纪90年代，JPEG标准仅仅说明定义了codec部分，也就是图片如何压缩为字节流以及重新解码为图片的过程，标准没有涉及到文件的存储格式。

1992年颁布了JPEG File Interchange Format（JFIF），目前在互联网上用的最多的jpeg格式，接着又出现了EXIF格式，主要用于数码产品，记录了媒体的时间地点信息。

JPEG文件由一系列字段组成，每个字段都有marker（标记），由0xff开头。

SOI	0xD8	图像开始
APP0	0xE0	JFIF应用数据块
APPn	0xE1 - 0xEF	其他的应用数据块(n, 1～15)
DQT	0xDB	量化表
SOF0	0xC0	帧开始
DHT	0xC4	霍夫曼(Huffman)表
SOS	0xDA	扫描线开始
EOI	0xD9	图像结束

图4 jpeg字段

（1）SOF marker（Start of Frame），这个字段定义了文件的起始

图5 SOF字段

（2）APP0(Application-specific)，这个字段定义了JFIF格式

图6 APP0字段（定义JFIF格式）

（3）APPn(Application-specific)，定义了其它格式，如APP1表示exif格式

图7 定义APPn字段

（4）DQT（Define Quantization Table(s)），定义了量化表

图8 字义量化表字段

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)

下面以jpeg图的二进制数据来分析，通过vim打开后(:%!xxd切换到十六进制），ffd8表示start of image，ffe0表示app0，即是JFIF格式，0043前面的ffdb表示量化表（两个ffdb分别表示亮度和色度分量的量化表），0043表示量化表65字节（64byte量化参数 + 1 byte精度及量化表ID），ffc0表示start of frame，即图像数据:
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)

图9 jpeg字段分析