jpeg編解碼概述

本博文爲概覽性介紹。後面有空了再分幾篇博文分別介紹所用到的技術細節。

1.編解碼目標

    編碼和解碼是個逆過程。jpeg編碼的目的在於圖形去冗餘，進行數據壓縮，解碼的目的在於還原圖像，使可以進行預覽。

 

2.編碼過程

   

 

貼一張網上的圖片，但缺乏了一些步驟，下面用文字來描述每個步驟。

    2.1.採樣。

        8位採樣，像素值的範圍鎖定在0-255，無符號，都爲正數。

    2.2.分塊（block）

        補成8x8的block，以應對寬和高不是8的整數倍的狀況，方便後續進行8x8的DCT2變換。

    2.3.零偏置（LevelOffset）

        經過減2^8-1=128，使各個像素值以0爲中心分佈，變換後的值有的爲正，有的爲負，在[-128，127]區間分佈。

    2.4.8x8的二維離散餘弦變換(DCT2)。

        DCT變換是最小均方偏差條件下的得出的最佳正交變換。能夠去相關性，將時域數據變換到頻域，將能量集中於低頻份量附近。

        變換後能夠看到：變換前的8x8個數據值，大小都很接近；變換後，能量集中於左上角，右下角的較小。左上角——直流份量值的絕對值通常變成了最大的值。

    2.5.z字形編碼(zigzag scan)。

        由2維變1維，通常後掃描到的值的絕對值小於先掃描的。

    2.6.量化(quantization)。

        將較大的值按必定的倍數進行縮小，而這個縮小倍數視位置不一樣而不一樣。（補充：該步驟能夠與上一步顛倒）（若是先量化再掃描，能夠看到：在量化後，後下角的值大部分都變成接近0的較小的值）

    2.7.差分脈衝編碼(DPCM)對直流係數(DC)進行編碼。

        相同component份量的每一個block的直流份量值，設置爲一個差值，爲：cur_block_dc_val - last_block_dc_val，DPCM也由此而來，即DC值的差分。

    2.8.行程編碼(RLE)對交流係數(AC)進行編碼。

        8x8的數據塊，除了第一個DC值外，其餘63個都是交流值，須要用到RLE編碼。

　　 RLE也稱爲遊程編碼，由一對值來表示，例如（m,n），m表示距離下一個非零值的距離，n表示下個值的值大小。例如（0，12）表示緊接着的值是12，而（4，6）表示中間通過4個0後，下個值爲6。

    2.9.熵編碼（entropy encode）。

        通常使用範式霍夫曼編碼（huffman_encode——可變長編碼算法中的一種），高几率的字符分配較短的code來表示，低機率的字符分配較長的code來表示。

 

3.其餘補充說明

    採樣和量化都是有損編碼，而DCT變換、DPCM、RLE、HuffmanEncode爲無損編碼。