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java - Jpeg 计算最大尺寸

coder 2023-09-03 原文

我不得不说我不太了解文件格式的工作原理。 我的问题是，我有一个 200 像素 x 200 像素的 jpeg 文件，如何计算该文件的最大大小(以兆字节/字节为单位)？

我认为导致这个问题的推理会帮助一些人回答我。我有一个 Java 小程序，可以将人们用它绘制的图像上传到我的服务器。我需要知道这个文件可以达到的最大大小。它始终为 200x200。

这听起来很愚蠢，但是有没有比其他颜色占用更多字节大小的颜色？如果有，哪种颜色最昂贵？

最佳答案

有很多方法可以制作异常大的“病态”JPEG/JFIF 文件。

在范围的极端，大小没有限制，因为标准不限制某些类型的标记出现多次 - 例如一个充满许多 GB 的 DRI(定义重启间隔)标记的 JFIF 文件，最后是一个 8x8 像素的 MCU 在技术上是有效的。

如果我们限制自己使用“正常”标记，那么我们会找到一个上限如下:

一些背景-

  1. JPEG 将像素编码为 8x8 像素 block (DCT block )的 MCU(组)，每个分量(Y、Cb、Cr)一个 DCT block 。

  2. 为了获得最佳压缩效果(和最小尺寸)，使用了 4:2:0 色度子采样方案，其中省略了 75% 的色度信息。为了获得最佳质量(和最大尺寸)，该文件是 2/3 的色度，1/3 的亮度信息。

  3. 霍夫曼比特流符号用于对 DCT 分量进行编码，其中每个 DCT block 最多有 65 个(64 AC + 1 DC)。

  4. 霍夫曼符号的长度范围为 1 到 16 位，并且由编码器选择为尽可能小；但是，可以指定符号长度的选择。

  5. 必须完成霍夫曼比特流的最终编码，以便标记可以被唯一识别。即，输出中出现的任何 0xff 字节都必须替换为两个字节 - 0xff、0x00。

使用所有这些信息，我们可以构建一个病态但有效的 JPEG 文件，libjpeg(最常见的 JPEG 解码器实现)很乐意对其进行解码。

首先，我们需要尽可能长的霍夫曼符号。起初想到，定义一个全为 1 的最大长度霍夫曼符号(16 位)会占用大部分空间，但是 libjpeg 拒绝处理全为 1 的霍夫曼符号，这似乎并没有被标准排除在外——因为它仍然是一个独特的符号，因为已知其大小为 16 位，与其他可变长度符号不同，而且确实有些解码器可以处理它 (JPEGSnoop)。

所以我们定义了一个霍夫曼表，它将最后两个符号设置如下:

11111111_1111110  -> (0,0) (EOB - end of block value)
11111111_11111110 -> (0,15)

这样的霍夫曼表将在 JPEG 文件中显示为:

0xFF, 0xC4 ; DHT - define huffman table
0x00, 35 ; length
0x00 ; DC 0
1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 ; histogram
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,0,15 ; symbols

现在编码一个最大长度的 DCT block :

1 x DC of 31 bits  ( 11111111 11111110 11111111 1111111 )
64 x AC of 31 bits ( 11111111 11111110 11111111 1111111 )
= 2015 bits

由于一个 MCU 将有 3 个 DCT block (每个组件一个)，因此 MCU 大小为 6045 位。

这些字节中的大部分将是 0xff，根据标准，它们在输出流中被 0xff、0x00 替换，以便将比特流与有效标记区分开来。

执行此映射，完整的 DCT 由以下字节模式的 8 次重复表示:

0xff,0x00,0xfe,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0xfd,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0xfb,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0xf7,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0xef,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0xdf,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0xbf,0xff,0x00,0xff,0x00
0xff,0x00,0x7f,0xff,0x00

总计 8*54 = 432 字节

所有这些加起来，我们有: 3 个组件 *(每个组件 432 字节) = 每 8x8 像素 1296 字节

SOI/DHT/DQT/SOS 段需要 339 字节的 header 来设置图像属性和哈夫曼表，需要 2 字节的 EOI 标记来结束图像。

由于 200x200 的图像将是 25x25 的 MCU，因此我们的最终尺寸为:

339 + (25 * 25 * 1296) + 2 = 810341 字节

每像素略高于 20.25 字节，比未压缩的 BMP/TGA 大 6 倍多。

关于java - Jpeg 计算最大尺寸，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/2734678/

javaJpeg霍夫0xffxffapplet

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