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2024年4月4日发(作者：)

JPG文件结构分析

2010-04-06 22:32

【转自网络 作者：一 江秋水】

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：

表1：段的一般结构

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名 称 字节数 数据 说明

精品文档

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段 标识 1 FF 每个新段的开始标识

段类型 1 类型编码（称作“标记码”）

段长 度 2 包括段内容和段长度本身,不包括段标

识和段类型

段内容 ≤65533字节

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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。

表2：段类型

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名称 标 记码 说明

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SOI D8 文件头

EOI D9 文 件尾

SOF0 C0 帧开始（标准 JPEG）

SOF1 C1 同上

DHT C4 定 义 Huffman 表（霍夫曼表）

SOS DA 扫描行开始

DQT DB 定义量化表

DRI DD 定 义重新开始间隔

APP0 E0 定义交换格式和图像识别信息

COM FE 注释

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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：

表3：SOI（文件头）

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名称 字节数 值

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段 标识 1 FF

精品文档

段类型 1 D8

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说明：这两个字节构成了 JPEG文件头。

表4：APP0（图像识别信息）

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名 称 字节数 值 说明

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段 标识 1 FF

段类型 1 E0

段长度 2 0010 如果有 RGB缩略图就

＝16＋3n

（以下为段内容）

交换格式 5 4A46494600 “JFIF”的ASCII码

主 版本号 1

次版本号 1

密度单位 1 0＝无单位；1＝点数/

英 寸；2＝点数/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

缩略图X像素 1 缩略图水平像素数

目

缩 略图Y像素 1 缩略图垂直像素数目

（如果“缩略图X像素”和“缩略图Y像素”的值均＞0，那么才有下面的数 据）

RGB缩略图 3×n n＝缩略图像素总数＝缩

略图X像素×缩略图Y像素

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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。

表 5：COM（注释）

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精品文档

名 称 字节数 值 说明

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段 标识 1 FF

段类型 1 FE

段长度 2 其值＝注释字符的字节数＋2

段 内容 注释字符

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说明：有的JPEG文件没有这个段。

精品文档

本文标签： 文件图像像素图片缩略图