JPEG文件的存儲格式有很多種肋拔，但最常用的是JFIF格式，即JPEG File Interchange Format。JPEG文件大體可以分為兩個部分：
（1）標記碼鸟蜡；由兩個字節(jié)構成乘粒，其中豌注，前一個字節(jié)是固定值0XFF代表了一個標記碼的開始，后一個字節(jié)不同的值代表著不同的含義灯萍。需要提醒的是轧铁，連續(xù)的多個0XFF可以理解為一個0XFF，并表示一個標記碼的開始旦棉。另外齿风，標記碼在文件中一般是以標記代碼的形式出現的。例如绑洛，SOI的標記代碼是0XFFD8救斑，即，如果JPEG文件中出現了0XFFD8真屯，則代表此處是一個SOI標記系谐。
（2）壓縮數據；一個完整的兩字節(jié)標記碼的后面讨跟，就是該標記碼對應的壓縮數據了纪他，它記錄了關于文件的若干信息。
一些典型的標記碼晾匠，及其所代表的含義如下所示：
SOI茶袒，Start Of Image， 圖像開始凉馆，標記代碼為固定值0XFFD8薪寓，用2字節(jié)表示；
APP0澜共，Application 0, 應用程序保留標記0向叉，標記代碼為固定值0XFFE0，用2字節(jié)表示嗦董；該標記碼之后包含了9個具體的字段：
（1）數據長度：2個字節(jié)母谎，用來表示（1）--（9）的9個字段的總長度，即不包含標記代碼但包含本字段京革；
（2）標示符：5個字節(jié)奇唤，固定值0X4A6494600幸斥，表示了字符串“JFIF0”；
（3）版本號：2個字節(jié)咬扇，一般為0X0102甲葬，表示JFIF的版本號為1.2；但也可能為其它數值懈贺，從而代表了其它版本號经窖；
（4）X,Y方向的密度單位：1個字節(jié)，只有三個值可選梭灿，0：無單位钠至；1：點數每英寸；2：點數每厘米胎源；
（5）X方向像素密度：2個字節(jié)，取值范圍未知屿脐；
（6）Y方向像素密度：2個字節(jié)涕蚤，取值范圍未知；
（7）縮略圖水平像素數目：1個字節(jié)的诵，取值范圍未知万栅；
（8）縮略圖垂直像素數目：1個字節(jié)，取值范圍未知西疤；
（9）縮略圖RGB位圖：長度可能是3的倍數烦粒，保存了一個24位的RGB位圖；如果沒有縮略位圖（這種情況更常見）代赁，則字段（7）（8）的取值均為0扰她；
APPn, Application n, 應用程序保留標記n(n=1---15),標記代碼為2個字節(jié)，取值為0XFFE1--0XFFFF芭碍；包含了兩個字段：
（1）數據長度徒役，2個字節(jié)，表示（1）（2）兩個字段的總長度窖壕；即忧勿，不包含標記代碼，但包含本字段瞻讽；
（2）詳細信息：數據長度-2個字節(jié)鸳吸，內容不定；
DQT速勇，Define Quantization Table, 定義量化表晌砾；標記代碼為固定值0XFFDB；包含9個具體字段：
（1）數據長度：2個字節(jié)烦磁，表示（1）和多個（2）字段的總長度贡羔；即廉白，不包含標記代碼，但包含本字段乖寒；
（2）量化表：數據長度-2個字節(jié)猴蹂，其中包括以下內容：
（a）精度及量化表ID，1個字節(jié)楣嘁，高4位表示精度磅轻，只有兩個可選值，0：8位逐虚；1:16位聋溜；低4位表示量化表ID，取值范圍為0--3叭爱；
（b）表項撮躁，64（精度取值+1）個字節(jié)，例如买雾，8位精度的量化表把曼，其表項長度為64（0+1）=64字節(jié)；
本標記段中漓穿，（2）可以重復出現嗤军，表示多個量化表，但最多只能出現4次晃危；
SOFO叙赚，Start Of Frame, 幀圖像開始，標記代碼為固定值0XFFC0僚饭；包含9個具體字段：
（1）數據長度：2個字節(jié)震叮，（1）--（6）共6個字段的總長度；即鳍鸵，不包含標記代碼冤荆，但包含本字段；
（2）精度：1個字節(jié)权纤，代表每個數據樣本的位數钓简；通常是8位；
（3）圖像高度：2個字節(jié)汹想，表示以像素為單位的圖像高度外邓，如果不支持DNL就必須大于0；
（4）圖像寬度：2個字節(jié)古掏，表示以像素為單位的圖像寬度损话，如果不支持DNL就必須大于0；
（5）顏色分量個數：1個字節(jié)，由于JPEG采用YCrCb顏色空間丧枪，這里恒定為3光涂；
（6）顏色分量信息：顏色分量個數*3個字節(jié)，這里通常為9個字節(jié)拧烦；并依此表示如下一些信息：
（a）顏色分量ID： 1個字節(jié)忘闻；
（b）水平/垂直采樣因子：1個字節(jié)，高4位代表水平采樣因子恋博，低4位代表垂直采樣因子齐佳；
（c）量化表：1個字節(jié)，當前分量使用的量化表ID债沮；
本標記段中炼吴，字段（6）應該重復出現3次，因為這里有3個顏色分量疫衩；
DHT硅蹦，Define Huffman Table定義Huffman表，標記碼為0XFFC4闷煤；包含2個字段：
（1）數據長度童芹，2個字節(jié)，表示（1）--（2）的總長度曹傀，即，不包含標記代碼饲宛，但包含本字段皆愉；
（2）Huffman表，數據長度-2個字節(jié)艇抠，包含以下字段：
（a）表ID和表類型幕庐，1個字節(jié)，高4位表示表的類型家淤，取值只有兩個异剥；0：DC直流；1：AC交流絮重；低4位冤寿，Huffman表ID；需要提醒的是青伤，DC表和AC表分開進行編碼督怜；
（b）不同位數的碼字數量，16個字節(jié)狠角；
（c）編碼內容号杠，16個不同位數的碼字數量之和（字節(jié)）；
本標記段中，字段（2）可以重復出現姨蟋，一般需要重復4次屉凯。
DRI，Define Restart Interval眼溶，定義差分編碼累計復位的間隔悠砚，標記碼為固定值0XFFDD；
包含2個具體字段：
（1）數據長度：2個字節(jié)偷仿，取值為固定值0X0004哩簿，表示（1）（2）兩個字段的總長度；即酝静，不包含標記代碼节榜，但包含本字段；
（2）MCU塊的單元中重新開始間隔：2個字節(jié)别智，如果取值為n宗苍，就代表每n個MCU塊就有一個RSTn標記；第一個標記是RST0薄榛，第二個是RST1,RST7之后再從RST0開始重復讳窟；如果沒有本標記段，或者間隔值為0敞恋，就表示不存在重開始間隔和標記RST丽啡；
SOS，Start Of Scan硬猫，掃描開始补箍；標記碼為0XFFDA，包含2個具體字段：
（1）數據長度：2個字節(jié)啸蜜，表示（1）--（4）字段的總長度坑雅；
（2）顏色分量數目：1個字節(jié)，只有3個可選值衬横，1：灰度圖裹粤；3：YCrCb或YIQ；4：CMYK蜂林；
（3）顏色分量信息：包括以下字段遥诉，
（a）顏色分量ID：1個字節(jié)；
（b）直流/交流系數表ID噪叙，1個字節(jié)突那，高4位表示直流分量的Huffman表的ID；低4位表示交流分量的Huffman表的ID构眯；
（4）壓縮圖像數據
（a）譜選擇開始：1個字節(jié)愕难，固定值0X00；
（b）譜選擇結束：1個字節(jié)，固定值0X3F猫缭；
（c）譜選擇：1個字節(jié)葱弟，固定值0X00；
本標記段中猜丹，（3）應該重復出現芝加，有多少個顏色分量，就重復出現幾次射窒；本段結束之后藏杖，就是真正的圖像信息了；圖像信息直到遇到EOI標記就結束了脉顿；
EOI蝌麸，End Of Image，圖像結束艾疟；標記代碼為0XFFD9来吩；
另外，需要說明的是蔽莱，在JPEG中0XFF具有標記的意思弟疆，所以在壓縮數據流（真正的圖像信息）中，如果出現了0XFF盗冷，就需要做特別處理了怠苔。方法是，如果在圖像數據流中遇到0XFF仪糖，應該檢測其緊接著的字符柑司，如果是：
（1）0X00，表示0XFF是圖像流的組成部分乓诽；需要進行譯碼帜羊；
（2）0XD9咒程，表示與0XFF組成標記EOI鸠天，即，代表圖像流的結束帐姻，同時稠集，圖像文件結束；
（3）0XD0--0XD7饥瓷，組成RSTn標記剥纷，需要忽視整個RSTn標記，即不對當前0XFF和緊接著的0XDn兩個字節(jié)進行譯碼呢铆，并按RST標記的規(guī)則調整譯碼變量晦鞋；
（4）0XFF，忽略當前0XFF，對后一個0XFF進行判斷悠垛；
（5）其它數值线定，忽然當前0XFF，并保留緊接著此數值用于譯碼确买；
需要說明的是斤讥，JPEG文件格式中，一個字（16位）的存儲使用的是Motorola格式湾趾，而不是Intel格式芭商。也就是說，一個字的高字節(jié)（高8位）在數據流的前面搀缠，低字節(jié)（低8位）在數據流的后面铛楣，與平時習慣的Intel格式有所不同。這種字節(jié)順序問題的起因在于早期的硬件發(fā)展上胡嘿。在8位CPU的時代蛉艾，許多8位CPU都可以處理16位的數據，但它們顯然是分兩次進行處理的衷敌。這個時候就出現了先處理高位字節(jié)還是先處理低位字節(jié)的問題勿侯。以Intel為代表的廠家生產的CPU采用先低字節(jié)后高字節(jié)的方式；而以Motorola,IBM為代表的廠家生產的CPU則采用了先高字節(jié)后低字節(jié)的方式缴罗。Intel的字節(jié)順序也稱為little-endian助琐，而Motorola的字節(jié)順序就叫做big-endian。而JPEG/JFIF文件格式則采用了big-endian格式面氓。下面的函數兵钮，實現了從intel格式到motolora格式的轉換
USHORT Intel2Moto(USHORT val)
{
BYTE highBits = BYTE(val / 256);
BYTE lowBits = BYTE(val % 256);
return lowBits * 256 + highBits;
}
解碼
1）讀入JPEG/JFIF文件的相關信息
按照JFIF文件格式，將JPEG文件相關的字段信息一一讀取出來舌界，并進行相應的解析掘譬。例如，圖像的寬度呻拌、高度葱轩、量化表、Huffman表藐握、水平/垂直采樣因子等靴拱。一般而言，JFIF格式文件的讀取順序依次為：
SOI字段猾普；
APP0字段袜炕；
APPn字段；
DQT字段初家；
SOFO字段偎窘；
DHT字段乌助；
SOS字段；
壓縮數據字段陌知；
EOI字段眷茁；
讀取JPEG文件相關信息的時候，有兩點需要特別注意：
（a）由于JPEG中以0XFF來做為特殊標記符纵诞，因此上祈，如果某個像素的取值為0XFF，那么實際在保存的時候浙芙，是以0XFF00來保存的登刺，從而避免其跟特殊標記符0XFF之間產生混淆。所以嗡呼，在讀取文件信息的時候纸俭，如果遇0XFF00，就必須去除后面的00南窗；即揍很，將0XFF00當做0XFF；
（b）JPEG文件中万伤，一個字（16位）的存儲是采用了Motorola格式（big-endian）窒悔，而不是我們常用的Intel格式（little-endian）。因此敌买，如果需要的話简珠，請在處理之間進行依次高低字節(jié)的轉換。
（2） 讀取Huffman表
在標記碼DHT之后虹钮，包含了一個或者多個Huffman表（通常是4個表）聋庵。對于一個Huffman表而言，它包含了以下三部分內容：
（a）表ID和表類型芙粱；1個字節(jié)祭玉；僅有4個可選的取值，0X00,0X01,0X10,0X11春畔，分別表示DC直流0號表脱货，DC直流1號表，AC交流0號表拐迁，AC交流1號表蹭劈；
（b）不同位數的碼字數量疗绣；前面提到,JPEG中的Huffman編碼表是按照編碼長度的位數以表格的形式保存的线召，而且，Huffman編碼表的位數只能是1--16位多矮，因此缓淹，這里用16個字節(jié)來分別表示1--16位的每種位長的編碼在Huffman樹中的個數哈打。
（c）編碼內容；該字段記錄了Huffman樹中各個葉子節(jié)點的權重讯壶，上一個字段（不同位數的碼字數量）的16個數值之和料仗，就是本字段的長度，也就是Huffman樹中葉子節(jié)點的個數伏蚊。
這里立轧，我們不妨以下面一段Huffman表的數據為例來說明情況（均以16進制表示）：
11 00 02 02 00 05 01 06 01 00 00 00 00 00 00 00 00
00 01 11 02 21 03 31 41 12 51 61 71 81 91 22 13 32
以上數據串中第一行代表了Huffman表ID、表類型躏吊、不同位數的碼字數量信息氛改；
第一行的第一個字節(jié)0X11代表了表的ID和類型是AC交流1號表；
第一行的第2到第17字節(jié)代表了不同位數碼字的數量比伏。即胜卤，第2個字節(jié)00表示沒有位數為1的編碼；第3個和第4個字節(jié)的02表示位數為2和位數為3的編碼各有兩個赁项；第5個字節(jié)的00表示沒有位數為5的編碼葛躏。。悠菜。舰攒。此外，通過這些數據我們發(fā)現悔醋，此Huffman樹有0+2+2+0+5+1+6+1=17個葉子節(jié)點芒率。
第二行為編碼的內容，表明17個葉子節(jié)點按照從小到大的順序排列篙顺，即偶芍，權值依次為0,1,11,2,21,3,31,41...
（3） 構建Huffman樹
讀取到Huffman表的數據之后，就需要構建Huffman樹了德玫。其具體規(guī)則如下
（a）第一個編碼的數字必定為0匪蟀；如果第一個編碼的位數為1，就被編碼為0宰僧；如果第一個編碼的位數為2材彪，就被編碼為00；如果第一個編碼的位數為3琴儿，就被編碼為000段化。。造成。
（b）從第二個編碼開始显熏，如果它和它前面編碼具有相同的位數，則當前編碼是它前面的編碼加1晒屎；如果它的編碼位數比它前面的編碼位數大喘蟆，則當前編碼時它前面的編碼加1之后再在后面添加若干個0缓升，直到滿足編碼位數的長度為止。
還是以上面的數據為例：
第一行的第2個字節(jié)00表示沒有位數為1的編碼蕴轨；
第一行的第3個字節(jié)02表示位數為2的編碼有2個港谊；由于沒有位數為1的編碼，因此這里位數為2的編碼中的第一個為00橙弱，第二個為00+1=01歧寺；
第一行的第4個字節(jié)02表示位數為3的編碼有2個；因此棘脐，這里位數為3的編碼中的第一個為01+1=10成福，然后添加1個“0”，得到100荆残；位數為3的編碼中的第二個為100+1=101奴艾；
依次類推，可以得到如下的Huffman樹
特別提醒的是内斯，如果中間有某個位數的編碼缺失蕴潦，例如，沒有4位的編碼俘闯，則應該在3位的編碼后面加1潭苞，添加2個“00”補足5位，形成下一個5位編碼真朗。
（4） DC系數的Huffman解碼
JPEG編碼階段我們講到此疹，DC系數是以（A,B）的中間形式進行編碼的。其中的A代表了B的二進制編碼位數遮婶，B則利用VLI進行編碼蝗碎。另外，88的圖像塊經過DCT變換之后得到的88的系數矩陣旗扑，經過Huffman編碼及RLE編碼之后蹦骑，寫入編碼數據的時候，DC系數也是被寫在數據流最前面的臀防。因此眠菇，解碼的時候，DC系數也是最先被讀取出來袱衷，假設捎废，我們一次性讀入了若干個字節(jié)長度的數據。其中的第一個字節(jié)代表了DC系數的Huffman編碼致燥，通過查找DC系數的Huffman表（亮度表或色度表）登疗，得到該Huffman編碼所在的組編號，該編號就是DC系數中間格式（A,B）中的A篡悟，也就是B的位數谜叹。例如，A=2搬葬，就代表B采用2位二進制數進行編碼荷腊。這樣一來，讀取接下來的A位二進制數急凰，將其譯碼為十進制，就得到了DC系數的差值。將該差值與上一個DC系數值相加羽杰，就得到了真正的當前DC系數的值瞬测。
（5） AC系數的Huffman解碼
處理完DC系數之后，接下來進行AC系數的譯碼工作床三，顯然一罩，這里依然需要讀取一個Huffman編碼，通過查找AC系數的Huffman編碼表撇簿，進行解碼聂渊，我們得到(A,B)的數據對，其中的A代表了0的個數四瘫，而B則代表了后面數據的位數汉嗽。例如，（2,3）就代表了當前AC系數之前有2個0找蜜，下一個需要讀取的二進制數據是3位饼暑。需要提醒的是，（0,0）代表EOB洗做，即88塊的編碼結束弓叛。接著，讀取B位二進制數據诚纸，進行譯碼邪码，我們就得到了AC系數的值。如此反復循環(huán)咬清，直到遇到EOB闭专，或者讀取了63個AC系數，我們就完成了一個88塊的系數矩陣的譯碼工作旧烧。
（6） 反量化
在譯碼得到了88的系數矩陣之后影钉，我們需要進行反量化工作。該步驟掘剪，就是將前一個步驟得到的88系數矩陣分別乘以8*8的量化矩陣即可平委。
（7） 反Zig-zag掃描
JPEG編碼過程中，為了編碼方便夺谁，采用了Zig-zag掃描廉赔，因此肉微，這里需要進行反Zig-zag掃描，重新排列88的反量化系數矩陣蜡塌。反Zig-zag掃描的輸入時88矩陣碉纳，輸出依然是8*8矩陣，只不過馏艾，數據的排列方式有所不同而已劳曹。
（8） DCT逆變換
DCT變換，將原始圖像變換到頻域琅摩，而DCT逆變換铁孵，就是要將數據從頻域變換回時域。
DCT逆變換的計算公式為：
DCT逆變換的公式房资，可以改寫為：
其中A為矩陣：
左邊為未轉秩的數據順序蜕劝，右邊為轉秩之后的數據順序。
（9）顏色模式轉換
BMP圖片是以RGB顏色空間進行保存的轰异，因此熙宇，將JPEG解碼為BMP必須進行顏色模式的轉換。另外溉浙，由于DCT要求的定義域對稱烫止，所以，在編碼的時候將RGB的數值范圍從[0,255]統(tǒng)一減去128戳稽，將數值范圍轉換到[-128,127]的范圍內馆蠕。因此，解碼的時候惊奇，必須為每個顏色分量加上128互躬。另外需要注意的是，通過解碼變換之后得到的RGB的值有可能超過255或者小于0颂郎；如果小于0吼渡，就截斷為0，如果大于255乓序，就截取為255寺酪；
