JPEG 壓縮編碼流程
- 8×8 分塊
- 正向離散余弦變換 (FDCT)
- 量化
- Z 字形掃描
- DC 係數 DPCM 編碼
- AC 係數 RLE 編碼
- 熵編碼（哈夫曼/算術）
JFIF 文件結構：標記段 + 壓縮數據
標記碼：兩字節，首字節固定 0xFF，次字節表示類型。標記碼前可有任意填充 0xFF。標記碼後緊跟該段數據。
核心標記段詳解
SOI (Start of Image) 0xFFD8
文件開始，無數據負載。
APP0 (JFIF 標識) 0xFFE0
| 字段 | 長度 | 說明 |
|---|
| 長度 | 2 字節 | 含自身，不含標記碼 |
| 標識符 | 5 字節 | "JFIF\0" (0x4A46494600) |
| 版本 | 2 字節 | 通常 0x0102 (1.02) |
| 密度單位 | 1 字節 | 0=無，1=DPI，2=DPCM |
| X/Y 密度 | 各 2 字節 | 水平/垂直像素密度 |
| 縮略圖尺寸 | 各 1 字節 | 0 表示無縮略圖 |
| 縮略圖數據 | 3×W×H 字節 | RGB 24 位 |
DQT (Define Quantization Table) 0xFFDB
- 可包含多張量化表（最多 4 張，ID 0~3）。
- 每表：1 字節精度+ID（高 4 位精度 0=8bit/1=16bit，低 4 位 ID），隨後 64×(精度+1) 字節係數（Z 字形序）。
SOF0 (Start of Frame, Baseline DCT) 0xFFC0
- 幀頭：精度(1B)、高度(2B)、寬度(2B)、分量數(1B，通常 3=YCbCr)。
- 每分量：ID(1B)、采樣因子(1B，高 4 位水平/低 4 位垂直)、量化表 ID(1B)。
DHT (Define Huffman Table) 0xFFC4
- 可含多張表（DC/AC 分開，各 2 張，ID 0~1）。
- 每表：類型+ID(1B)、16 字節碼長分佈、後接葉子節點值序列。
DRI (Define Restart Interval) 0xFFDD
- 長度固定 4 (0x0004)，間隔值
n：每 n 個 MCU 插入 RSTm 標記（m=0~7 循環）。
SOS (Start of Scan) 0xFFDA
- 掃描頭：分量數、每分量(ID、DC/AC 表選擇)、譜選擇(0, 63, 0)。
- 緊接熵編碼壓縮數據流，直至遇到
0xFF 開頭的標記碼（通常 EOI）。
EOI (End of Image) 0xFFD9
文件結束，無數據。
壓縮數據流中 0xFF 的特殊處理
| 遇到字節序列 | 含義 | 解碼器動作 |
|---|
0xFF 0x00 | 數據字節 0xFF | 輸出 0xFF，繼續解碼 |
0xFF 0xD9 | EOI 標記 | 結束解碼 |
0xFF 0xD0~0xD7 | RSTm 重啟標記 | 忽略該標記，重置 DC 差分預測器、位對齊 |
0xFF 0xFF | 填充字節 | 忽略第一個 0xFF，重新判斷第二個 |
0xFF 其他 | 其他標記 | 忽略 0xFF，保留次字節參與解碼 |
常見變體
- Exif：存儲於 APP1 (0xFFE1)，包含拍攝參數、GPS、縮略圖。
- Adobe Photoshop：使用 APP13 (0xFFED) 存儲圖層、色彩配置文件等。
- Progressive JPEG：多掃描，SOF2 (0xFFC2)，數據流分多次精化。
解析器實現提示
- 順序讀取字節，遇
0xFF 判斷次字節決定標記類型。
- 按長度字段跳過段數據（大端序讀取長度）。
- SOS 後進入位流解碼狀態機，處理
0xFF 轉義。
- 驗證必要段存在性：SOI、SOF、DHT、DQT、SOS、EOI。
總結
JPEG/JFIF 以標記段組織元數據，壓縮數據流採用基線 DCT + 哈夫曼編碼。理解段結構與 0xFF 轉義規則，是編寫解析器、隱寫工具、取證分析器的基礎。
