jpeg



jpeg的协议相对简单 因为jpeg编码属于图像编码 不同于视频编码
没有用到复杂的参考帧和编码机制(比如h264的哥伦布编码)
jpeg主要采用的技术:DCT变换 量化 Z变换 哈夫曼编码

推荐一篇讲解jpeg讲解的非常好的文章
https://thecodeway.com/blog/?p=69



jpeg header



jpeg存在文件头 包含一些jpeg解码必须的信息如量化表
如果没有文件头无法正确解码 在windows上用照片应用打开jpeg文件会提示文件已损坏

jpeg header中的qtable量化信息表需要和生成jpeg data所用的qtable一致.
jpeg header由于写入了量化信息 头部的size并不小.

jpeg标准文档下载

ITU官网地址:
http://www.itu.int/
我收集的文档:
https://github.com/sliver-chen/MediaProtocol/tree/master/jpeg

未完待续..

JPEG
！！转自维基百科






由左至右，相繼以更高壓縮率壓縮的相片。
扩展名

.jpeg
, .jpg
, .jpe

.jfif
, .jfi
, .jif
（容器）

互联网媒体类型

image/jpeg


类型代码

JPEG

统一类型标识

public.jpeg
開發者
Joint Photographic Experts Group

在電腦
中，JPEG
（發音為jay-peg, IPA
：[ˈdʒeɪpɛg]
）是一種針對相片影像而廣泛使用的一種失真壓縮
標準方法。這個名稱代表J
oint P
hotographic E
xperts G
roup（聯合圖像專家小組）。此團隊創立於西元1986年，1992年發布了JPEG的標準而在1994年獲得了ISO
 109918-1的認定。JPEG與視訊音訊壓縮標準的MPEG
（Moving Picture Experts Group）很容易混淆，但兩者是不同的組織及標準。
JPEG本身只有描述如何將一個影像轉換為字节
的數據串流（streaming），但並沒有說明這些位元組如何在任何特定的儲存媒體上被封存起來。JPEG的壓縮方式通常是破壞性資料壓縮
（lossy compression），意即在壓縮過程中圖像的品質會遭受到可見的破壞，有一種以JPEG為基礎的標準Lossless JPEG
是採用無失真的壓縮方式，但Lossless JPEG
並沒有受到廣泛的支援。
一個由獨立JPEG小組（Independent JPEG Group）所建立的額外標準，稱為JFIF
（J
PEG F
ile I
nterchange F
ormat，JPEG檔案交換格式）詳細說明如何從一個JPEG串流，產出一個適合於電腦儲存和傳輸（像是在網際網路
上）的檔案。在普遍的用法，當有人稱呼一個"JPEG檔案"，一般而言他是意指一個JFIF檔案，或有時候是一個Exif
 JPEG檔案。然而，也有其他以JPEG為基礎的檔案格式，像是JNG
。
使用JPEG格式壓縮的圖片檔案一般也被稱為JPEG Files，最普遍被使用的副檔名
格式為.jpg，其他常用的副檔名
還包括.jpeg,.jpe,.jfif以及.jif。JPEG格式的資料也能被嵌進其他類型的檔案格式中，像是TIFF
類型的檔案格式。
JPEG/JFIF是最普遍在全球資訊網
（World Wide Web）上被用來儲存和傳輸照片的格式。它並不
適合於線條繪圖（drawing）和其他文字或圖示（iconic）的圖形，因為它的壓縮方法用在這些圖形的型態上，會得到不適當的結果（PNG
和GIF
格式通常是用來針對這種目的之圖形；GIF每一像素
只有8位元
，並不很適合於用在彩色照片，PNG可以被用來無失真地儲存照片，但是檔案太大讓它不適合在網頁上放照片）。
對於JFIF的MIME
媒體型態是image/jpeg
（定義在RFC 1341
）。


目录
[隐藏
]

1
 編碼


1.1
 色彩空間轉換


1.2
 縮減取樣（Downsampling）


1.3
 離散餘弦變換（Discrete cosine transform）


1.4
 量化（Quantization）


1.5
 熵編碼技術（entropy coding）


1.6
 壓縮比率與不自然痕跡（artifact）


1.7
 解碼



2
 用法


2.1
 照片


2.2
 醫學影像：少見的JPEG 12位元支援模式



3
 其他失真壓縮的編碼格式


4
 潛在的專利爭議


5
 無損耗旋轉 (lossless JPEG rotation)


6
 參見


7
 外部連結



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]
 編碼

在JPEG標準中這個選項大多都是很少使用。當應用到一個擁有每個像素24位元（24 bits per pixel，紅、藍、綠各有八位元）的輸入時，這邊只有針對更多普遍編碼方法之一的簡潔描述。這個特定的選擇是一種失真資料壓縮
方法。
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]
 色彩空間轉換

首先，影像由RGB
（紅綠藍）轉換為一種稱為YUV
的不同色彩空間
。这与模拟PAL
彩色电视传输所使用的色彩空间相似，但是更类似于MAC电视传输系统运作的方式。但不是模拟NTSC
，模拟NTSC使用的是YIQ色彩空间。
Y成份表示一個像素的亮度
U和V成份一起表示色調
與飽和度
。
YUV分量可以由PAL制系统中归一化（经过伽马校正）的R',G',B'经过下面的计算得到： Y=0.299R'+0.587G'+0.114B'
U=-0.147R'-0.289G'+0.436B'
V=0.615R'-0.515G'-0.100B'
這種編碼系統非常有用，因為人類
的眼睛
在Y成份可以比U和V看得更仔細。使用這種知識，編碼器（encoder）可以被設計得更有效率地壓縮影像。
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]
 縮減取樣（Downsampling）

上面所作的轉換使下一步驟變為可能，也就是減少U和V的成份（稱為"縮減取樣"或"色度抽样
"（chroma subsampling）。在JPEG上這種縮減取樣的比例可以是4:4:4
（無縮減取樣），4:2:2
（在水平方向2的倍數中取一個），以及最普遍的4:2:0
（在水平和垂直方向2的倍數中取一個）。對於壓縮過程的剩餘部份，Y、U、和V都是以非常類似的方式來個別地處理。
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]
 離散餘弦變換（Discrete cosine transform）






以8-位元灰階所顯示的8x8子影像


下一步，將影像中的每個成份（Y, U, V）生成三個區域，每一個區域再劃分成如磁磚般排列的一個個的8×8子區域，每一子區域使用二維的離散餘弦變換
（DCT）轉換到頻率空間。
如果有一個如這樣的的8×8的8-位元（0~255）子區域：

接著推移128，使其範圍變為 -128~127，得到結果為

且接著使用離散餘弦變換
，和捨位取最接近的整數，得到結果為

注意左上角之相當大的數值。這就是DC係數
。
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]
 量化（Quantization）

人类眼睛在一個相對大範圍區域，辨別亮度
上
細微差異是相當的好，但是在一個高頻率亮度變動之確切強度的分辨上，卻不是如此地好。這個事實讓我們能在高頻率成份上極佳地降低資訊的數量。簡單地把頻率
領域上每個成份，除以一個對於該成份的常數就可完成，且接著捨位取最接近的整數。這是整個過程中的主要失真運算。以這個結果而言，經常會把很多更高頻率的
成份捨位成為接近0，且剩下很多會變成小的正或負數。
一個普遍的量化矩陣是：

使用這個量化矩陣與前面所得到的DCT係數矩陣，得到結果為：

舉個例子，使用−415（DC係數）且捨位得到最接近的整數

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]
 熵編碼技術（entropy coding）






Z字型掃描矩陣的順序


熵編碼是無失真資料壓縮
的一個特別形式。它牽涉到將影像成份以Z字型（zigzag）排列，把相似頻率群組在一起（矩陣中往左上方向是越低頻率之係數，往右下較方向是較高頻率之係數），插入長度編碼的零，且接著對剩下的使用霍夫曼編碼
。 JPEG標準也允許（但是並不要求）在數學上優於霍夫曼編碼的算术编码
之使用。然而，這個特色幾乎很少被使用，因為它被專利
所涵蓋，且它相較於霍夫曼編碼在編碼和解碼上會更慢。使用算術編碼一般會讓檔案更小約5%。
對於前者量化的係數所作的Z字型序列會是：
−26, −3, 0, −3, −3, −6, 2, −4, 1 −4, 1, 1, 5, 1, 2, −1, 1, −1, 2, 0, 
0, 0, 0, 0, −1, −1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
當剩下的所有係數都是零，對於過早結束的序列，JPEG有一個特別的霍夫曼編碼用詞。使用這個特殊的編碼用詞，EOB，該序列變為
−26, −3, 0, −3, −3, −6, 2, −4, 1 −4, 1, 1, 5, 1, 2, −1, 1, −1, 2, 0, 0, 0, 0, 0, −1, −1, EOB
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 壓縮比率與不自然痕跡（artifact）






失真壓縮導致的人為現象（上）與原圖（下），200%放大


按：artifact在這個領域又被解釋為膺像、非自然信號、人為現象。
在量化階段時，依照除數的不同，會使結果的壓縮比率可能有很多變化。10:1通常可得到無法使用肉眼分辨與原圖差異的影像。100:1壓縮通常是可行的，但與原圖相較，會看出明顯的不自然痕跡
。壓縮的適當等級是依據要壓縮那一種影像而定。
使用全球資訊網
的人，可能熟悉這種出現在JPEG數位影像，已知壓縮人為現象
的不規則現象。這是由於JPEG演算法的量化步驟所造成的結果。這種現象在臉部照片中的眼睛四周特別明顯。他們可以藉由選擇壓縮
的較低水平（使用較低的壓縮率）來減少這種現象；他們可能藉由使用無失真
檔案格式來儲存一個影像來消除這種現象，然而針對照片影像，這樣通常會使檔案大小增加。
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 解碼

解碼來顯示影像，包含反向作以上所有的過程
取DCT係數矩陣（在把DC係數差異加回去之後）

且以前面的量化矩陣乘以它，得到

左上角的部份與原本DCT係數矩陣非常接近地相似。 使用反向DCT得到一個有數值的影像（仍然被移位128）





注意原來（上）與解壓縮影像（下）的些微差異，在左下角可以輕易地看出來

且對每一個項目加上128

這是解壓縮的子影像，且可以被用來與原本子影像相比（也可以看右方的影像），藉由取兩者之間的差異（原本—解壓縮）得到誤差值。

每個像素大約是5的平均絕對誤差，也就是說，
。誤差在左下角顯而易見，左下方的像素變得比它鄰近右方的像素還更暗。
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]
 用法

JPEG在色調及顏色平滑變化的相片或是寫實繪畫（painting）上可以達到它最佳的效果。在這種情況下，它通常比完全無失真方法作得更好，仍
然可以產生非常好看的影像（事實上它會比其他一般的方法像是GIF產生更高品質的影像，因為GIF對於線條繪畫（drawing）和圖示的圖形是無失真，
但針對全彩影像則需要極困難的量化）。
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 照片

JPEG壓縮的不自然現象可以很好地調和到細微非均勻材質的相片中，因此允許得到更高的壓縮率。



低品質 (10%)，檔案大小為1.7 KB.






中等品質 (50%)，檔案大小為5.7 KB.






最高品質 (100%)，檔案大小為36 KB.





附註：以上的影像並不是IEEE/CCIR/EBU測試影像，且壓縮編碼器的設定並沒有指明或是可以得到。
中等品質的相片只有六分之一的儲存空間，但是幾乎沒有明顯的細節損失或是看得到的人為效果。然而，一旦超過一個某整的壓縮限度，壓縮的影像逐漸地顯現出可以看得到的瑕疵。參考比率失真理論
（en:rate distortion theory
）的文章有針對這種限度效果的數學上之解釋。
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 醫學影像：少見的JPEG 12位元支援模式

有很多醫學的影像系統可以建立和處理12位元JPEG影像。12位元JPEG格式已經是JPEG規格的一部份，但是非常少商业软件程序（或網頁瀏覽器）支援這種不常使用的JPEG格式。
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 其他失真壓縮的編碼格式

更新的失真方法，尤其是小波壓縮
（wavelet
 
compression），在這些情況下甚至能作得更好。然而，JPEG是一種建立得相當好的標準，擁有很多可使用的軟體，包含自由軟體，因此到2005
年它持續被大量使用。很多小波演算法受到專利保護，要在很多軟體專案中自由地使用他們是困難或是不可能的。
JPEG委員會現在也已經建立其自有的小波基礎標準－JPEG 2000
，希望最終能取代原來的JPEG標準。
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 潛在的專利爭議

在2002年
 Forgent Networks
主張他擁有且將會履行在JPEG技術上的專利
權，起因於一個在1986年
已經被歸檔的專利。（（英文）
美國專利 4,698,672
）。這個公告已經引起一陣大騷動，令人想起Unisys
試圖主張對於GIF
影像壓縮標準的權利。
JPEG委員會審慎調查這個在2002年所主張的專利，且發現他們因為前案而無效作廢[1]
。 其他的也已推斷Forgent並無擁有涵蓋JPEG的專利[2]
 。儘管如此，在2002年
和2004年
之間，Forgent藉由把他們的專利授權給某些30家公司，而獲得大約9千萬美金。在2004年
4月，Forgent控告31家其他公司來強求更多的授權支付。同年的七月，21家較大的電腦公司組成的協會提出反控告，包含使該專利無效的目標。然而，到2005年7月的時候，這場官司仍然持續中。
JPEG委員會在他的明確目標中有一項，是他們的標準在不支付授權金之下是可以被實作的，且他們已從超過20個大型組織中，得到適當的授權權利給他們即將到來的JPEG 2000
標準。
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 無損耗旋轉 (lossless JPEG rotation)

雖然任何對JPEG圖像的處理都有可能導致因為解壓後再壓縮而引起的損耗，然而，對於簡單的旋轉動作，數學上是可以有辦法使圖像得以旋轉而無損圖像
本身的資料。也就是說，有一種方法可以在無需把圖像解壓後才可以旋轉。這是因為JPEG的檔案格式本身是以一個個模塊為單位來壓縮，所以，只需要把模塊重
排，再對每個模塊旋轉，就可以達至無損耗的旋轉。
目前只有少數繪圖軟件支援無損耗旋轉，但需要使用者在操作上加以注意。例如：在Adobe Photoshop
裡，
用戶若要作無損耗旋轉前，必須在載入圖像之後立刻用“Save 
As...”功能儲存一個備份。然後當圖像旋轉過後，由於Photoshop已掌握了圖像的基本資料，所以在儲存時得以使用原來的設定。若沒有作事先儲
存，Photoshop就會把旋轉後的圖像重新計算各項參數，並重新對圖像進行壓縮處理。這樣就會造成資料的損耗。
在Independent JPEG Group所提供的源碼上，有jpegtran程式，就提供了優化Huffman，轉成漸進式，鏡射，旋轉這些無損耗轉換。
參看：無損耗JPEG旋轉程式列表
（英語）
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]
 參見

數位相機
-數位相框

影像壓縮

JPEG-LS
 非失真壓縮標準
JPEG 2000

Motion JPEG

影像編輯程式

独立JPEG小组（Independent JPEG Group）的Libjpeg

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]
 外部連結

Official JPEG官方網站

JPEG常見問題與回答（FAQ）

Wotsit.org在JPEG格式的進入點

ITU T.81 JPEG壓縮
（PDF
）
JFIF檔案格式
（PDF
）
JPEG静态图像压缩标准，Gregory K. Wallace简编

JPEG壓縮 (Gernot Hoffmann)

JPEG資源的開放列表

本文永久链接

一、 JPEG介绍

JPEG 是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家小组）的缩写，是第一个国际图像压缩标准。JPEG图像压缩算法能够在提供良好的压缩性能的同时，具有比较好的重建质量，被广泛应用于图像、视频处理领域。

1.1. JPEG不同场景的解释:

作为委员会：是Joint Photographic Experts Group（联合图像专家小组）的缩写;
	
作为压缩标准：JPEG是联合图像专家小组制定的图像压缩标准（见1.3）；
	
作为文件后缀：是采用JPEG压缩标准的图片的一种格式（见1.2）；
1.2. .jpg和.jpeg的区别

这两种扩展名的实质是相同的，我们可以把.jpg的文件改名为.jpeg，而对文件本身不会有任何影响。严格来讲，JPEG的文件扩展名应该为.jpeg，但由于DOS时代的8.3文件名命名原则，PC机使用了.jpg的扩展名，而由于Mac并不限制扩展名的长度，因此当时苹果机上都使用了.jpeg的后缀名。虽然现在windows也可以支持任意长度的扩展名了，但大家已经习惯了.jpg的叫法，因此也就没有强制修正。这种情况类似于.htm和.html的区别。

1.3. 四种压缩模式（本文讨论前2种）


	
基于DCT的连续模式（Sequential DCT-based mode of operation）

	
即基本JPEG(Baseline JPEG)，一次将图像由左到右、由上到下顺序处理。
	
	

	
基于DCT的渐进模式（Progressive DCT-based mode of operation）

	
即渐进JPEG(Progressive JPEG)，当图像传输的时间较长时，可将图像分数次处理，以从模糊到清晰的方式来传送图像（效果类似GIF在网络上的传输）。
	
	

	
无失真模式（Lossless mode of operation）

	使用预测性编码代替基于DCT的变换，而且在这个模式中没有涉及量化。
	
	

	
分级模式（Hierarchical mode of operation）

	图像以数种分辨率来压缩，其目的是为了让具有高分辨率的图像也可以在较低分辨率的设备上显示。
	
二、 基本JPEG和渐进JPEG显示效果

基本JPEG：一次将图像由左到右、由上到下顺序处理。


渐进JPEG：图像分数次处理，以从模糊到清晰的方式来传送图像。


三、 应用


	
基本JPEG和渐进JPEG该什么时候使用？

	
当您的JPEG图像低于10K时，最好保存为基本JPEG（估计有75％的可能性会更小）
		
对于超过10K的文件，渐进式JPEG将为您提供更好的压缩（在94％的情况下）
	
	

	
Chrome + Firefox + IE9浏览器下，渐进式图片加载更快，而且是快很多，至于其他浏览器，与基本式图片的加载一致，至少不会拖后腿。
	
	

	
渐进式图片也有不足，就是吃CPU吃内存。
	
四、创建渐进JPEG图片

使用Photoshop
	
文件->导出->存储为Web所用格式->勾选“连续”和“转换为sRGB”->存储
参考资料

百度百科-JPEG
	
普及一下关于图像格式JPG和JPEG区别
	
jpg与jpeg的区别在哪
	
渐进式jpeg(progressive jpeg)图片及其相关
	
Image Optimization, Part 4: Progressive JPEG…Hot or Not?

DATE: 2020.9.12

文章目录
1、参考


1、参考
基本JPEG(Baseline JPEG)和渐进JPEG(Progressive JPEG)

渐进式JPEG技术(Progressive JPEGs)

如何判断jpg图片是否为Progressive（渐进式）

【Codecs/Tools系列】JPEG/PNG/BMP图片码流分析工具