JPEG文件解析

JPEG文件解析 JPEG文件解析 ---转jodojo112 发于 2010-1-7 16:37:00 微处理机中的存放顺序有正序(big endian)和逆序(little endian)之分。正序存放就是高字节存放在前低字节在后，而逆序存放就是低字节在前高字节在后。例如，十六进制数为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，而英特尔(Intel)公司的微处理器使用逆序。JPEG文件中的字节是按照正序排列的。 -------------------------------------------------------------------------------- JPEG委员会在制定JPEG标准时，定义了许多标记(marker)用来区分和识别图像数据及其相关信息，但笔者没有找到JPEG委员会对JPEG文件交换格式的明确定义。直到1998年12月从分析网上具体的JPG图像来看，使用比较广泛的还是JPEG文件交换格式(JPEG File Interchange Format，JFIF)版本号为1.02。这是1992年9月由在C-Cube Microsystems公司工作的Eric Hamilton提出的。此外还有TIFF JPEG等格式，但由于这种格式比较复杂，因此大多数应用程序都支持JFIF文件交换格式。 JPEG文件使用的颜色空间是CCIR 601推荐标准进行的彩色空间(参看第7章)。在这个彩色空间中，每个分量、每个像素的电平规定为255级，用8位代码表示。从RGB转换成YCbCr空间时，使用下面的精确的转换关系： 　　　　　　 Y = 256 * E'y 　　　　　 Cb = 256 * [E'Cb] + 128 　　　　　 Cr = 256 * [E'Cr] + 128 其中亮度电平E'y和色差电平E'Cb和E'Cb分别是CCIR 601定义的参数。由于E'y的范围是0～1，E'Cb和E'Cb的范围是-0.5～+0.5，因此Y, Cb和Cr的最大值必须要箝到255。于是RGB和YCbCr之间的转换关系需要按照下面的方法计算。 (1) 从RGB转换成YCbCr YCbCr(256级)分量可直接从用8位表示的RGB分量计算得到： 　 　　Y =　　 0.299 R + 0.587　G　 + 0.114 B 　　 　Cb = - 0.1687R - 0.3313G　 + 0.5　　　B + 128 　　　 Cr = 0.5 R - 0.4187G - 0.0813 B + 128 需要注意的是不是所有图像文件格式都按照R0，G0，B0，…… Rn，Gn，Bn的次序存储样本数据，因此在RGB文件转换成JFIF文件时需要首先验证RGB的次序。 (2) 从YCbCr转换成RGB RGB分量可直接从YCbCr(256级)分量计算得到： 　　　R = Y + 1.402 (Cr-128) 　　　G = Y - 0.34414 (Cb-128) - 0.71414 (Cr-128) 　　　B = Y + 1.772 (Cb-128) 在JFIF文件格式中，图像样本的存放顺序是从左到右和从上到下。这就是说JFIF文件中的第一个图像样本是图像左上角的样本。 2 文件结构 JFIF文件格式直接使用JPEG标准为应用程序定义的许多标记，因此JFIF格式成了事实上JPEG文件交换格式标准。JPEG的每个标记都是由2个字节组成，其前一个字节是固定值0xFF。每个标记之前还可以添加数目不限的0xFF填充字节(fill byte)。下面是其中的8个标记： 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 为使读者对JPEG定义的标记一目了然，现将JPEG的标记码列于表6-05，并保留英文解释。 表6-05 JPEG定义的标记 Symbol (符号) Code Assignment (标记代码) Description (说明) Start Of Frame markers, non-hierarchical Huffman coding SOF0 0xFFC0 Baseline DCT SOF1 0xFFC1 Extended sequential DCT SOF2 0xFFC2 Progressive DCT SOF3 0xFFC3 Spatial (sequential) lossless Start Of Frame markers, hierarchical Huffman coding SOF5 0xFFC5 Differential sequential DCT SOF6 0xFFC6 Differential progressive DCT SOF7 0xFFC7 Differential spatial lossless Start Of Frame markers, non-hierarchical arithmetic coding JPG 0xFFC8 Reserved for JPEG extensions SOF9 0xFFC9 Extended sequential DCT SOF10 0xFFCA Progressive DCT SOF11 0xFFCB Spatial (sequential) Lossless Start Of Frame markers, hierarchical arithmetic coding SOF13 0xFFCD Differential sequential DCT SOF14 0xFFCE Differential progressive DCT SOF15 0xFFCF Differential spatial Lossless Huffman table specification DHT 0xFFC4 Define Huffman table(s) arithmetic coding conditioning specification DAC 0xFFCC Define arithmetic conditioning table Restart interval termination RSTm 0xFFD0～0xFFD7 Restart with modulo 8 counter m Other marker SOI 0xFFD8 Start of image EOI 0xFFD9 End of image SOS 0xFFDA Start of scan DQT 0xFFDB Define quantization table(s) DNL 0xFFDC Define number of lines DRI 0xFFDD Define restart interval DHP 0xFFDE Define hierarchical progression EXP 0xFFDF Expand reference image(s) APPn 0xFFE0～0xFFEF Reserved for application use JPGn 0xFFF0～0xFFFD Reserved for JPEG extension COM 0xFFFE Comment Reserved markers TEM 0xFF01 For temporary use in arithmetic coding RES 0xFF02～0xFFBF Reserved JPEG文件由下面的8个部分组成： (1) 图像开始SOI(Start of Image)标记 (2) APP0标记(Marker) ① APP0长度(length) ② 标识符(identifier) ③ 版本号(version) ④ X和Y的密度单位(units=0：无单位；units=1：点数/英寸；units=2：点数/厘米) ⑤ X方向像素密度(X density) ⑥ Y方向像素密度(Y density) ⑦ 缩略图水平像素数目(thumbnail horizontal pixels) ⑧ 缩略图垂直像素数目(thumbnail vertical pixels) ⑨ 缩略图RGB位图(thumbnail RGB bitmap) (3) APPn标记(Markers)，其中n=1～15(任选) ① APPn长度(length) ② 由于详细信息(application specific information) (4) 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) (5) 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) ID 垂直方向的样本因子(vertical sample factor) 水平方向的样本因子(horizontal sample factor) 量化表号(quantization table#) (6) 一个或者多个霍夫曼表DHT(Difine Huffman Table) ① 霍夫曼表的长度(Huffman table length) ② 类型、AC或者DC(Type, AC or DC) ③ 索引(Index) ④ 位表(bits table) ⑤ 值表(value table) (7) 扫描开始SOS(Start of Scan) ① 扫描开始长度(start of scan length) ② 颜色分量数(number of color components) ③ 每个颜色分量 ID 交流系数表号(AC table #) 直流系数表号(DC table #) ④ 压缩图像数据(compressed image data) (8) 图像结束EOI(End of Image) 表6-06表示了APP0域的详细结构。有兴趣的读者可通过UltraEdit或者PC TOOLS等工具软件打开一个JPG图像文件，对APP0的结构进行分析和验证。 表6-06 JFIF格式中APP0域的详细结构 偏移 长度 内容 块的名称 说明 0 2 byte 0xFFD8 (Start of Image,SOI) 图像开始 2 2 byte 0xFFE0 APP0(JFIF application segment) JFIF应用数据块 4 2 bytes 　 length of APP0 block APP0块的长度 6 5 bytes 　 "JFIF"+"0" 识别APP0标记 11 1 byte 　 主要版本号(如版本1.02中的1) 12 1 byte 　 次要版本号(如版本1.02中的02) 13 1 byte 　 X和Y的密度单位 units=0：无单位 units=1：点数/英寸 units=2：点数/厘米 14 2 bytes 　 水平方向像素密度 16 2 bytes 　 垂直方向像素密度 18 1 byte 　 缩略图水平像素数目 19 1 byte 　 缩略图垂直像素数目 　 3n 　 < Thumbnail RGB bitmap> 缩略RGB位图(n为缩略图的像素数) 　 　 　 Optional JFIF extension APP0 marker segment(s) 任选的JFIF扩展APP0标记段 　 …… 　 …… 　 　 2 byte 0xFFD9 (EOI) end-of-file 图像文件结束标记 视频与图像RGB/YUV格式详解 --转jodojo112 发表于 2010-1-7 16:35:00 计算机彩色显示器显示色彩的原理与彩色电视机一样，都是采用 这种色彩的表示方法称为RGB色彩空间表示（它也是多媒体计算机技术中用得最多的一种色彩空间表示方法）。 根据三基色原理，任意一种色光F都可以用不同分量的R、G、B三色相加混合而成。 F = r [ R ] + g [ G ] + b [ B ] 其中，r、g、b分别为三基色参与混合的系数。当三基色分量都为0（最弱）时混合为黑色光；而当三基色分量都为k（最强）时混合为白色光。调整r、g、b三个系数的值，可以混合出介于黑色光和白色光之间的各种各样的色光。 那么YUV又从何而来呢？在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机进行摄像，然后把摄得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换

电路

模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案

得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y（即U）、B－Y（即V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。 U = -0.147R - 0.289G + 0.436B G = Y - 0.39U - 0.58V 常见的RGB和YUV格式 GUID 格式描述 MEDIASUBTYPE_RGB4 16色，每个像素用4位表示，需要调色板 MEDIASUBTYPE_RGB565 每个像素用16位表示，RGB分量分别使用5位、6位、5位 MEDIASUBTYPE_RGB24 每个像素用24位表示，RGB分量各使用8位 MEDIASUBTYPE_ARGB32 每个像素用32位表示，RGB分量各使用8位（剩下的8位用于表示Alpha通道值） MEDIASUBTYPE_YUYV YUYV格式（实际格式与YUY2相同） MEDIASUBTYPE_UYVY UYVY格式，以4:2:2方式打包 MEDIASUBTYPE_Y41P Y41P格式，以4:1:1方式打包 MEDIASUBTYPE_Y211 Y211格式 MEDIASUBTYPE_IYUV IYUV格式 MEDIASUBTYPE_YVU9 YVU9格式 下面分别介绍各种RGB格式。 ¨ RGB1、RGB4、RGB8都是调色板类型的RGB格式，在描述这些媒体类型的格式细节时，通常会在BITMAPINFOHEADER数据结构后面跟着一个调色板（定义一系列颜色）。它们的图像数据并不是真正的颜色值，而是当前像素颜色值在调色板中的索引。以RGB1（2色位图）为例，比如它的调色板中定义的两种颜色值依次为0x000000（黑色）和0xFFFFFF（白色），那么图像数据001101010111…（每个像素用1位表示）表示对应各像素的颜色为：黑黑白白黑白黑白黑白白白…。 ¨ 高字节 低字节 R R R R R G G G G G G B B B B B #define RGB565_MASK_GREEN 0x07E0 R = (wPixel & RGB565_MASK_RED) >> 11; // 取值范围0-31 B = wPixel & RGB565_MASK_BLUE; // 取值范围0-31 ¨ RGB555是另一种16位的RGB格式，RGB分量都用5位表示（剩下的1位不用）。使用一个字读出一个像素后，这个字的各个位意义如下： X R R R R G G G G G B B B B B （X表示不用，可以忽略） #define RGB555_MASK_GREEN 0x03E0 R = (wPixel & RGB555_MASK_RED) >> 10; // 取值范围0-31 B = wPixel & RGB555_MASK_BLUE; // 取值范围0-31 ¨ BYTE rgbtBlue; // 蓝色分量 BYTE rgbtRed; // 红色分量 RGB32使用32位来表示一个像素，RGB分量各用去8位，剩下的8位用作Alpha通道或者不用。（ARGB32就是带Alpha通道的RGB32。）注意在内存中RGB各分量的排列顺序为：BGRA BGRA BGRA…。通常可以使用RGBQUAD数据结构来操作一个像素，它的定义为： typedef struct tagRGBQUAD { BYTE rgbGreen; // 绿色分量 BYTE rgbReserved; // 保留字节（用作Alpha通道或忽略） 下面介绍各种YUV格式。YUV格式通常有两大类：平面（planar）格式。前者将YUV分量存放在同一个数组中，通常是几个相邻的像素组成一个宏像素（macro-pixel）；而后者使用三个数组分开存放YUV三个分量，就像是一个三维平面一样。表2.3中的YUY2到Y211都是打包格式，而IF09到YVU9都是平面格式。（注意：在介绍各种具体格式时，YUV各分量都会带有下标，如Y0、U0、V0表示第一个像素的YUV分量，Y1、U1、V1表示第二个像素的YUV分量，以此类推。） ¨ YUY2（和YUYV）格式为每个像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每两个像素采样一次。一个宏像素为4个字节，实际表示2个像素。（4:2:2的意思为一个宏像素中有4个Y分量、2个U分量和2个V分量。）图像数据中YUV分量排列顺序如下： Y0 V0 Y1 U0 Y2 V2 Y3 U2 … ¨ UYVY格式跟YUY2类似，只是图像数据中YUV分量的排列顺序有所不同： A0 Y0 U0 V0 A1 Y1 U1 V1 … ¨ Y41P（和Y411）格式为每个像素保留Y分量，而UV分量在水平方向上每4个像素采样一次。一个宏像素为12个字节，实际表示8个像素。图像数据中YUV分量排列顺序如下： Y0 U0 Y2 V0 Y4 U4 Y6 V4 … ¨ YVU9格式为每个像素都提取Y分量，而在UV分量的提取时，首先将图像分成若干个4 x 4的宏块，然后每个宏块提取一个U分量和一个V分量。图像数据存储时，首先是整幅图像的Y分量数组，然后就跟着U分量数组，以及V分量数组。IF09格式与YVU9类似。 ¨ IYUV格式为每个像素都提取Y分量，而在UV分量的提取时，首先将图像分成若干个2 x 2的宏块，然后每个宏块提取一个U分量和一个V分量。YV12格式与IYUV类似。 ¨ YUV411、YUV420格式多见于DV数据中，前者用于NTSC制，后者用于PAL制。YUV411为每个像素都提取Y分量，而UV分量在水平方向上每4个像素采样一次。YUV420并非V分量采样为0，而是跟YUV411相比，在水平方向上提高一倍色差采样频率，在垂直方向上以U/V间隔的方式减小一半色差采样，如下图所示。 本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营 详细出处：http://www.52rd.com/Blog/Detail_RD.Blog_jodojo112_22647.html 　 本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营 详细出处：http://www.52rd.com/Blog/Detail_RD.Blog_jodojo112_22648.html