jpeg编解码概述

本博文为概览性介绍。后面有空了再分几篇博文分别介绍所用到的技术细节。

1.编解码目标

编码和解码是个逆过程。jpeg编码的目的在于图形去冗余，进行数据压缩，解码的目的在于还原图像，使能够进行预览。

2.编码过程

贴一张网上的图片，但缺少了一些步骤，下面用文字来描述每一个步骤。

2.1.采样。

8位采样，像素值的范围锁定在0-255，无符号，都为正数。

2.1.分块（block）

补成8x8的block，以应对宽和高不是8的整数倍的情况，方便后续进行8x8的DCT2变换。

2.2.零偏置（LevelOffset）

通过减2^8-1=128，使各个像素值以0为中心分布，变换后的值有的为正，有的为负，在[-128，127]区间分布。

2.2.8x8的二维离散余弦变换(DCT2)。

DCT变换是最小均方误差条件下的得出的最佳正交变换。可以去相关性，将时域数据变换到频域，将能量集中于低频分量附近。

变换后可以看到：变换前的8x8个数据值，大小都很接近；变换后，能量集中于左上角，右下角的较小。左上角——直流分量值的绝对值一般变成了最大的值。
    2.4.z字形编码(zigzag scan)。

由2维变1维，一般后扫描到的值的绝对值小于先扫描的。

2.3.量化(quantization)。

将较大的值按一定的倍数进行缩小，而这个缩小倍数视位置不同而不同。（补充：该步骤可以与上一步颠倒）（如果先量化再扫描，可以看到：在量化后，后下角的值大部分都变成接近0的较小的值）

2.5.差分脉冲编码(DPCM)对直流系数(DC)进行编码。

相同component分量的每个block的直流分量值，设置为一个差值，为：cur_block_dc_val - last_block_dc_val，DPCM也由此而来，即DC值的差分。
    2.6.行程编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码。

8x8的数据块，除了第一个DC值外，其他63个都是交流值，需要用到RLE编码。

　　RLE也称为游程编码，由一对值来表示，例如（m,n），m表示距离下一个非零值的距离，n表示下个值的值大小。例如（0，12）表示紧接着的值是12，而（4，6）表示中间经过4个0后，下个值为6。
    2.7.熵编码（entropy encode）。

一般使用范式霍夫曼编码（huffman_encode——可变长编码算法中的一种），高概率的字符分配较短的code来表示，低概率的字符分配较长的code来表示。

3.其他补充说明

采样和量化都是有损编码，而DCT变换、DPCM、RLE、HuffmanEncode为无损编码。