JPG數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及與bmp的轉(zhuǎn)換代碼

JPEG文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和將位圖保留為JPG的代碼一、簡(jiǎn)述JPEGJPEG及JPEG2000三種:①標(biāo)準(zhǔn)24最高級(jí)別的緊縮，只是，這種緊縮是有損耗的。此類型圖片在網(wǎng)頁(yè)下載時(shí)只能由上而下依序顯示圖片，直到圖片資料全數(shù)下載完畢，才能看到全貌。②漸進(jìn)式JPEG：漸進(jìn)式JPG為標(biāo)準(zhǔn)JPG的改良格式，支持交織，能夠在網(wǎng)頁(yè)下載時(shí)，先呈現(xiàn)出圖片的粗略外觀后，再慢慢地呈現(xiàn)出完整的內(nèi)容，漸進(jìn)式JPG的文件比標(biāo)準(zhǔn)JPG的文件要來(lái)得小。③JPEG2000：新一代的影像緊縮法，緊縮品質(zhì)更好，其緊縮率比標(biāo)準(zhǔn)JPEG高約30％左右，同時(shí)支持有損和無(wú)損緊縮。一個(gè)極為重要的特點(diǎn)在于它能實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸，即先傳輸圖像的輪廓，然后慢慢傳輸數(shù)據(jù)，讓圖像由朦朧到清楚顯示。以一幅24位彩色圖像為例，JPEG的緊縮分為四個(gè)步驟：①顏色轉(zhuǎn)換：在將彩色圖像進(jìn)行緊縮之前，必需先對(duì)顏色模式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成以后還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。②DCT變換：是將圖像信號(hào)在頻率域上進(jìn)行變換，分離出高頻和低頻信息的處置進(jìn)程，然后再對(duì)圖像的高頻部份（即圖像細(xì)節(jié)）進(jìn)行緊縮。第一以象素為單位將圖像劃分為多個(gè)8×8的矩陣，然后對(duì)每一個(gè)矩陣作DCT8×8的象素矩陣變成8×8的頻率系數(shù)矩陣（所謂頻率確實(shí)是顏色改變的速度），頻率系數(shù)都是浮點(diǎn)數(shù)。③量化：由于下面第四步編碼進(jìn)程中利用的碼本都是整數(shù)，因此要對(duì)頻率系數(shù)進(jìn)行量化，將之轉(zhuǎn)換為整數(shù)。數(shù)據(jù)量化后，矩陣中的數(shù)據(jù)都是近似值，和原始圖像數(shù)據(jù)之間有了不同，這一不同是造成圖像緊縮后失真的要緊緣故。這一進(jìn)程中，質(zhì)量因子的選取至為重要。值選得大，能夠大幅度提高緊縮比，但是圖像質(zhì)量就比較差，質(zhì)量因子越小圖像重建質(zhì)量越好，可是緊縮比越低。④編碼：編碼是基于統(tǒng)計(jì)特性的方式。四個(gè)步驟都完成后的JPEG文件，其大體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為兩大類型：“段”和經(jīng)過(guò)緊縮編碼的圖像數(shù)據(jù)。二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.段的一樣結(jié)構(gòu)如下表所示：表1：段的一樣結(jié)構(gòu)-----------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù) 說(shuō)明-----------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí) 1 每一個(gè)新段的開(kāi)始標(biāo)識(shí)段類型 1 類型編碼（稱作“標(biāo)記碼”）段長(zhǎng)度 2 段內(nèi)容 ≤65533字節(jié)-----------------------------------------------------------------說(shuō)明：①JPG文件中所有關(guān)于寬度高度長(zhǎng)度距離這一類數(shù)據(jù)，凡是＞１字節(jié)的，均采用Motorola格式，即：高位在前，低位在后。②有些段沒(méi)有長(zhǎng)度描述也沒(méi)有內(nèi)容，只有段標(biāo)識(shí)和段類型。文件頭和文件尾均屬于這種段。③段與段之間不管有多少FF都是合法的，這些FF稱為“填充字節(jié)”，必需被忽略掉。2.段類型有30種，但只有10種是必需被所有程序識(shí)別的，其它的類型都能夠忽略。因此下面只列出這10種類型。表2：段類型---------------------------------------名稱 標(biāo)記碼 說(shuō)明---------------------------------------SOID8文件頭EOID9文件尾SOF0C0幀開(kāi)始（標(biāo)準(zhǔn)JPEG）SOF1C1同上DHTC4定義Huffman表（霍夫曼表）SOSDA掃描行開(kāi)始DQTDB定義量化表DRIDD定義重新開(kāi)始間隔APP0E0定義交換格式和圖像識(shí)別信息COMFE注釋-----------------------------------------------------------說(shuō)明：有的文章也將DNL段（標(biāo)記碼＝DC，概念掃描行數(shù)）列為必需段。3.以下按一樣JPEG文件的段排列順序詳細(xì)介紹各類段的結(jié)構(gòu)：表3：SOI（文件頭）-----------------名稱 字節(jié)數(shù) 值-----------------段標(biāo)識(shí)1FF段類型1D8-----------------說(shuō)明：這兩個(gè)字節(jié)組成了JPEG文件頭。表4：APP0（圖像識(shí)別信息）--------------------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù)值 說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí)1FF段類型1E0段長(zhǎng)度20010如果有RGB縮略圖就＝16＋3n（以下為段內(nèi)容）交換格式54A46494600“JFIF”的ASCII碼主版本號(hào)1次版本號(hào)1密度單位10＝無(wú)單位；1＝點(diǎn)數(shù)/英寸；2＝點(diǎn)數(shù)/厘米X像素密度2水平方向的密度Y像素密度2垂直方向的密度縮略圖X像素1縮略圖水平像素?cái)?shù)目縮略圖Y像素 1 縮略圖垂直像素?cái)?shù)量XY縮略圖 XY像素--------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：①JFIF是JPEGFileInterchangeFormat的縮寫，即JPEG文件互換格式，另外還有TIFF等格式，很少用②“若是有RGB縮略圖就＝16＋3n”是什么意思呢？比如說(shuō)“縮略圖X像素”Y48×48243n個(gè)字節(jié)。但大多數(shù)JPG文件都沒(méi)有那個(gè)“雞肋”縮略圖。表5：COM（注釋）--------------------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù) 值 說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí) 1 FF段類型 1 FE段長(zhǎng)度 2 其值＝注釋字符的字節(jié)數(shù)＋2段內(nèi)容 注釋字符--------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：有的JPEG文件沒(méi)有那個(gè)段。表6：DQT（概念量化表）--------------------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù) 值 說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí)1FF段類型1DB段長(zhǎng)度243其值＝3＋n（當(dāng)只有一個(gè)QT時(shí)）（以下為段內(nèi)容）QT信息10－3位：QT號(hào)4－7位：QT精度（0＝8bit，1字節(jié)；否則＝16bit，2字節(jié)）QTnn＝64×QT精度的字節(jié)數(shù)--------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：①JPEG文件一樣有２個(gè)DQT段，為Y值（亮度）概念１個(gè),為C值（色度）定義１個(gè)。②一個(gè)DQT段能夠包括多個(gè)QT,每一個(gè)都有自己的信息字節(jié)表7：SOF0（圖像大體信息）--------------------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù) 值 說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí) 1 FF段類型 1 C0段長(zhǎng)度 2 其值＝8＋組件數(shù)量×3（以下為段內(nèi)容）樣本精度 1 8 每一個(gè)樣本位數(shù)（大多數(shù)軟件不支持12和16）圖片高度 2圖片寬度 2組件數(shù)量 1 3 1＝灰度圖，3＝Y(jié)CbCr/YIQ彩色圖，4＝CMYK彩色圖（以下每一個(gè)組件占用３字節(jié)）組件ID11＝Y(jié),2＝Cb,3＝Cr,4＝I,5＝Q采樣系數(shù)10－3位：垂直采樣系數(shù)4－7位：水平采樣系數(shù)量化表號(hào)1---------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：①JG多數(shù)采納Cb色彩模y表示亮Cr紅色分Cb表示藍(lán)色分，因此組件數(shù)量一樣3②樣本確實(shí)是單個(gè)像素的顏色分量，也可明白得為一個(gè)樣本確實(shí)是一個(gè)組件③采樣系數(shù)是實(shí)際采樣方式與最高采樣系數(shù)之比，而最高采樣系數(shù)一樣＝0.5（分?jǐn)?shù)表示為1/2）。比如說(shuō)，垂直采樣系數(shù)＝2，那么2×0.5＝1，表示實(shí)際1×0.5＝0.5（分?jǐn)?shù)表示為1/2），表示每２個(gè)點(diǎn)采一個(gè)樣表8：DHT（概念Huffman表）--------------------------------------------------------------------------名稱字節(jié)數(shù)值說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí)1FF段類型1C4段長(zhǎng)度2 其值＝19＋n（當(dāng)只有一個(gè)HT表時(shí)）（以下為段內(nèi)容）HT信息1 0－3位：HT號(hào)4位： HT類型,0＝DC表，1＝AC表5－7位：必需＝0HT位表16 這16個(gè)數(shù)的和應(yīng)該≤256HT值表n n＝表頭16個(gè)數(shù)的和--------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：①JPEG文件里有２類Haffman表：一類用于DC（直流量），一類用于AC（交流量）。一樣有４個(gè)表：亮度的DC和AC，色度的DC和AC。最多可有６個(gè)。②一個(gè)DHT段能夠包括多個(gè)HT表,每一個(gè)都有自己的信息字節(jié)③HT表是一個(gè)按遞增順序代碼長(zhǎng)度排列的符號(hào)表。表9：DRI（概念從頭開(kāi)始距離）--------------------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù) 值 說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí)1FF段類型1DD段長(zhǎng)度24（以下為段內(nèi)容）開(kāi)始距離2n復(fù)位標(biāo)記的距離距離---------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：①開(kāi)始距離表示在緊縮數(shù)據(jù)流中，每隔ｎ個(gè)MCU塊就有一個(gè)RST標(biāo)記，RST標(biāo)記將Huffman的解碼數(shù)據(jù)流復(fù)位，DC也從頭從０開(kāi)始，因此，RST標(biāo)記是一種復(fù)位標(biāo)記②RST標(biāo)記是一種特殊的段，它只具有段標(biāo)識(shí)和段類型（長(zhǎng)度＝２字節(jié)），但它不是獨(dú)立的段，只能穿插在數(shù)據(jù)流中（文件頭和文件尾段也只有段標(biāo)識(shí)和段類型，卻都是獨(dú)立的段）。③RST標(biāo)記共有８?jìng)€(gè)（RST0－RST7），從RST0起開(kāi)始利用，然后是RST1....直至RST7，再?gòu)腞ST0重復(fù)。④RST標(biāo)記的標(biāo)識(shí)碼是FFD0－FFD7，對(duì)應(yīng)RST0－RST7⑤筆者查看了許多自己電腦上的JPG文件的數(shù)據(jù)，未發(fā)覺(jué)DRI段和RST標(biāo)記，因此無(wú)法進(jìn)行詳盡的考察表10：SOS（掃描行開(kāi)始）--------------------------------------------------------------------------名稱 字節(jié)數(shù) 值 說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------段標(biāo)識(shí) 1 FF段類型 1 DA段長(zhǎng)度 2 （以下為段內(nèi)容）掃描行內(nèi)組件數(shù)量1 3 必需≥1，≤4（不然錯(cuò)誤），通常＝3（以下每一個(gè)組件占用２字節(jié)）組件ID 1 1=Y,2=Cb,3=Cr,4=I,5=QHuffman表號(hào) 1 0－3位：AC表號(hào)(其值＝0...3)4－7位：DC表號(hào)(其值＝0...3)3 最后３個(gè)字節(jié)用途不明，忽略--------------------------------------------------------------------------說(shuō)明：緊接SOS段后的是緊縮的圖像數(shù)據(jù)（一個(gè)個(gè)掃描行），數(shù)據(jù)寄存順序是從左到右、從上到下。表11：EOI（文件尾）------------------名稱 字節(jié)數(shù) 值------------------段標(biāo)識(shí)1FF段類型1D9------------------說(shuō)明：這兩個(gè)字節(jié)組成了JPEG文件尾。三、實(shí)例分析用系統(tǒng)自帶的畫圖程序畫一個(gè)32×24的紅色方塊，另存為JPG文件的全數(shù)數(shù)據(jù)如下：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分析：0000-0001：FFD8（文件頭）0002-0013：APP0段，其中：0002-0003：FFE0（段標(biāo)記）0004-0005：0010（段長(zhǎng)度＝16字節(jié)）0006-000A：4A46494600（“JFIF”的ASCII碼）000B-000C：0101（主次版本號(hào)＝1.01）000E-0011：00600060（水平和垂直的密度均為每英寸96像素）0012-0013：0000（沒(méi)有縮略圖）0014-0058：DQT段，其中：0014-0015：FFDB（段標(biāo)記）0016-0017：0043（段長(zhǎng)度＝67字節(jié)）0019-0058：QT0059-009D：DQT段，其中：0059-005A：FFDB（段標(biāo)記）005B-005C：0043（段長(zhǎng)度＝67字節(jié)）005E-009D：QT009E-00B0：SOF0段，其中：009E-009F：FFC0（段標(biāo)記）00A0-00A1：0011（段長(zhǎng)度＝17字節(jié)）00A3-00A6：00180020（圖像高＝24，圖像寬＝32）彩色圖）Y組件）QT號(hào)＝0的量化表）Cb組件）QT號(hào)＝1的量化表）Cr組件）QT號(hào)＝1的量化表）00B1-00D1：DHT段，其中：00B1-00B2：FFC4（段標(biāo)記）00B3-00B4：001F（段長(zhǎng)度＝31字節(jié)）表）00B6-00C5：這16個(gè)數(shù)字之和＝12，說(shuō)明下面的HT值表的長(zhǎng)度＝12字節(jié)）00C6-00D1：HT值表00D2-0188：DHT段，這是HT號(hào)＝0的AC表，參照上面分析0189-01A9：DHT段，這是HT號(hào)＝1的DC表，參照上面分析01AA-0260：DHT段，這是HT號(hào)＝1的AC表，參照上面分析0261-026E：SOS段，其中：0261-0262：FFDA（段標(biāo)記）0263-0264：000C（段長(zhǎng)度＝12字節(jié)）0266-0267：0100（組件ID＝1，Y組件，利用HT表號(hào)＝0的AC表）0268-0269：0211（組件ID＝2，Cb組件，利用HT表號(hào)＝1的DC表）026A-026B：0311（組件ID＝3，Cr組件，利用HT表號(hào)＝1的DC表）026C-026E：003F00（幾乎每一個(gè)JPG文件中這３個(gè)字節(jié)的值都相同，但用途不明）026F-0282：圖像緊縮數(shù)據(jù)0283-0284：FFD9（文件尾）四、將位圖保留為JPG的函數(shù)代碼：OptionExplicitPrivateDeclareFunctionCLSIDFromStringLib"ole32"(ByValstrAsLong,idAsGUID)AsLongPrivateDeclareSubCopyMemoryLib"KERNEL32"Alias"RtlMoveMemory"(lpvDestAsAny,lpvSourceAsAny,ByValcbCopyAsLong)(ByValhbmAsLong,ByValhpalAsLong,BitmapAsLong)AsLongPrivateDeclareFunctionGdiplusStartupLib"gdiplus.dll"(ByReftokenAsLong,ByRefinputXAsGdiplusStartupInput,ByValOutputAsLong)AsLongPrivateDeclareFunctionGdipSaveImageToFileLib"gdiplus"(ByValImageAsLong,ByValFilenameAsLong,clsidEncoderAsGUID,encoderParamsAsAny)AsLongPrivateDeclareFunctionGdipDisposeImageLib"gdiplus"(ByValImageAsLong)AsLongPrivateDeclareFunctionGdiplusShutdownLib"gdiplus.dll"(ByValtokenAsLong)AsLongPrivateTypeGUIDAsAsAsData4(0To7)AsByteEndTypePrivateTypeGdiplusStartupInputGdiplusVersionAsLongDebugEventCallbackAsLongSuppressBackgroundThreadAsLongSuppressExternalCodecsAsLongEndTypePrivateTypeEncoderParameterGUIDAsGUIDtypeAsLongValueAsLongEndTypePrivateTypeEncoderParametersCountAsLongPara