一、简述 JPEG是一个压缩标准，又可分为标准 JPEG、渐进式JPEG及JPEG2000三种:

①标准JPEG：以24位颜色存储单个光栅图像，是与平台无关的格式，支持最高级 别的压缩，不过，这种压缩是有损耗的。此类型图片在网页下载时只能由上而下依序显示图片，直到图片资料全部下载完毕，才能看到全貌。 ②渐进式 JPEG：渐进式JPG为标准JPG的改良格式，支持交错，可以在网页下载时，先呈现出图片的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容，渐进式JPG的文件 比标准JPG的文件要来得小。 ③JPEG2000：新一代的影像压缩法，压缩品质更好，其压缩率比标准JPEG高约30％左右，同时支持有损 和无损压缩。一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，让图像由朦胧到清晰显示。

以一幅24 位彩色图像为例，JPEG的压缩分为四个步骤：

①颜色转换：在将彩色图像进行压缩之前，必须先对颜色模式进行数据转换。转换完成之后 还需要进行数据采样。 ②DCT 变换：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。首先以象素为单位将图像划分为多个8×8的矩阵，然后对每一个矩阵作DCT 变换。把8×8的象素矩阵变成8×8的频率系数矩阵（所谓频率 就是颜色改变的速度），频率系数都是浮点数。 ③量化：由于下面第四步编码过程中使用的码本都是整数，因此要对频率系数进行量化，将之转换为整 数。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。这一过程中，质量因子的选取至为重要。 值选得大，可以大幅度提高压缩比，但是图像质量就比较差，质量因子越小图像重建质量越好，但是压缩比越低。 ④编码：编码是基于统计特性的方 法。

四个步骤都完成后的JPEG文件，其基本数据结构为两大类型：“段”和经过压缩编码的图像数据。

二、数 据结构

1.段的一般结构如下表所示：

说明： 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。

2.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。

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。

3.以下按一般JPEG文件的段排列顺序详细介绍 各种段的结构：

说明：这两个字节构成了 JPEG文件头。

说明： ①JFIF是JPEG File Interchange Format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。

说明：有的JPEG文件没有这个段。

作者：一 江秋水 发表时间：2010-1-30 9:59:00 　第1楼

表6：DQT（定义量化表）

说明： 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

说明： 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

说明： 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。

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 ⑤笔者查看了 许多自己电脑上的JPG文件的数据，未发现DRI段和RST标记，所以无法进行详尽的考察

段 标识 1 FF 段类型 1 DA 段长 度 2 000C 其值＝6＋2×扫描行内组件数量 （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)

说明：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。

说明：这两个字节构成了JPEG文件尾。

三、实例分析 用系统自带的画图程序画一个32×24的红色方块，另存为JPG文件，这个文件的全部数据如下：

0000: FF D8 FF E0 00 10 4A 46 49 46 00 01 01 01 00 60 0010: 00 60 00 00 FF DB 00 43 00 08 06 06 07 06 05 08 0020: 07 07 07 09 09 08 0A 0C 14 0D 0C 0B 0B 0C 19 12 0030: 13 0F 14 1D 1A 1F 1E 1D 1A 1C 1C 20 24 2E 27 20 0040: 22 2C 23 1C 1C 28 37 29 2C 30 31 34 34 34 1F 27 0050: 39 3D 38 32 3C 2E 33 34 32 FF DB 00 43 01 09 09 0060: 09 0C 0B 0C 18 0D 0D 18 32 21 1C 21 32 32 32 32 0070: 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 0080: 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 0090: 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 FF C0 00A0: 00 11 08 00 18 00 20 03 01 22 00 02 11 01 03 11 00B0: 01 FF C4 00 1F 00 00 01 05 01 01 01 01 01 01 00 00C0: 00 00 00 00 00 00 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 00D0: 0A 0B FF C4 00 B5 10 00 02 01 03 03 02 04 03 05 00E0: 05 04 04 00 00 01 7D 01 02 03 00 04 11 05 12 21 00F0: 31 41 06 13 51 61 07 22 71 14 32 81 91 A1 08 23 0100: 42 B1 C1 15 52 D1 F0 24 33 62 72 82 09 0A 16 17 0110: 18 19 1A 25 26 27 28 29 2A 34 35 36 37 38 39 3A 0120: 43 44 45 46 47 48 49 4A 53 54 55 56 57 58 59 5A 0130: 63 64 65 66 67 68 69 6A 73 74 75 76 77 78 79 7A 0140: 83 84 85 86 87 88 89 8A 92 93 94 95 96 97 98 99 0150: 9A A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA B2 B3 B4 B5 B6 B7 0160: B8 B9 BA C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA D2 D3 D4 D5 0170: D6 D7 D8 D9 DA E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA F1 0180: F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 FA FF C4 00 1F 01 00 03 0190: 01 01 01 01 01 01 01 01 01 00 00 00 00 00 00 01 01A0: 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B FF C4 00 B5 11 00 01B0: 02 01 02 04 04 03 04 07 05 04 04 00 01 02 77 00 01C0: 01 02 03 11 04 05 21 31 06 12 41 51 07 61 71 13 01D0: 22 32 81 08 14 42 91 A1 B1 C1 09 23 33 52 F0 15 01E0: 62 72 D1 0A 16 24 34 E1 25 F1 17 18 19 1A 26 27 01F0: 28 29 2A 35 36 37 38 39 3A 43 44 45 46 47 48 49 0200: 4A 53 54 55 56 57 58 59 5A 63 64 65 66 67 68 69 0210: 6A 73 74 75 76 77 78 79 7A 82 83 84 85 86 87 88 0220: 89 8A 92 93 94 95 96 97 98 99 9A A2 A3 A4 A5 A6 0230: A7 A8 A9 AA B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 BA C2 C3 C4 0240: C5 C6 C7 C8 C9 CA D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA E2 0250: E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 EA F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 0260: FA FF DA 00 0C 03 01 00 02 11 03 11 00 3F 00 E2 0270: E8 A2 8A F9 93 F7 10 A2 8A 28 00 A2 8A 28 00 A2 0280: 8A 28 03 FF D9

分 析： 0000-0001：FF D8（文件头） 0002-0013：APP0段，其中： 0002-0003：FF E0（段 标记） 0004-0005：00 10（段长度＝16字节） 0006-000A：4A 46 49 46 00（“JFIF”的 ASCII码） 000B-000C：01 01（主次版本号＝1.01） 000D ：01（密度单位为 点数/英寸） 000E-0011：00 60 00 60（水平和垂直的密度均为每英寸96像素） 0012-0013：00 00（没有缩略图） 0014-0058：DQT 段，其中： 0014-0015：FF DB（段标记） 0016-0017：00 43（段长度＝67字节） 0018 ：00（QT号＝0，QT精度＝8bit） 0019-0058：QT 0059-009D：DQT段，其中： 0059-005A：FF DB（段标记） 005B-005C：00 43（段长度＝67字节） 005D ：01（QT号＝1，QT精度＝8bit） 005E-009D：QT 009E-00B0：SOF0段，其中： 009E-009F：FF C0 FFC1 FFC2（段标记） 00A0-00A1：00 11（段长度＝17字节） 00A2 ：08（样 本精度＝8bit） 00A3-00A6：00 18 00 20（图像高＝24，图像宽＝32） 00A7 ：03（组件 数量＝3，YCbCr彩色图） 00A8 ：01（ID号＝1，这是亮度Y组件） 00A9 ：22（化为二进 制＝00100010，表明垂直和水平采样系数均＝2） 00AA ：00（使用QT号＝0的量化表） 00AB ：02（ID号＝2，这是色度Cb组件） 00AC ：11（化为二进制＝00010001，表明垂直和水平采样系 数均＝1） 00AD ：01（使用QT号＝1的量化表） 00AE ：03（ID号＝3，这是色度Cr组件） 00AF ：11（化为二进制＝00010001，表明垂直和水平采样系数均＝1） 00B0 ：01（使用QT号＝1的量 化表） 00B1-00D1：DHT段，其中： 00B1-00B2：FF C4（段标记） 00B3-00B4：00 1F（段长度＝31字节） 00B5 ：00（HT号＝0，DC表） 00B6-00C5：这 16个数字之和＝12，说明下面的HT值表的长度＝12字节） 00C6-00D1：HT值表 00D2-0188：DHT段，这是HT 号＝0的AC表，参照上面分析 0189-01A9：DHT段，这是HT号＝1的DC表，参照上面分析 01AA-0260：DHT段，这是 HT号＝1的AC表，参照上面分析 0261-026E：SOS段，其中： 0261-0262：FF DA（段标记） 0263-0264：00 0C（段长度＝12字节） 0265 ：03（组件数量＝3） 0266-0267：01 00（组件ID＝1，Y组件，使用HT表号＝0的AC表） 0268-0269：02 11（组件ID＝2，Cb组 件，使用HT表号＝1的DC表） 026A-026B：03 11（组件ID＝3，Cr组件，使用HT表号＝1的DC表） 026C-026E：00 3F 00（几乎每个JPG文件中这３个字节的值都相同，但用途不明） 026F-0282：图像压缩数据 0283-0284：FF D9（文 件尾）