c 試水解碼jpeg圖片比特流（已成功解碼）

找到一張采用霍夫曼通用DC,AC編碼表的圖片，提取出此圖片的比特流準備對它解碼，再反推怎樣編碼。

下圖是此圖片比特流前100個字節。解碼是每次讀一字節，對這8比特解碼，如8比特不能解碼，再讀入一字節。因為霍夫曼表最多是16比特位編碼，意思是說超過16位比特還沒有被解碼就是錯誤的。當然不一定都是8比特，有時候是2比特等，這就涉及到比特的移位等操作。但操作單位是1字節8比特。

圖1

上傳此圖片文件

下面是霍夫曼4張通用表;

此圖片幀全局（0xffc0)

ff ,c0 ,0 ,11 ,8 ,1 ,67 ,1 ,da ,3 ,1 ,22 ,0 ,2 ,11 ,1 ,3 ,11 ,1 ,

對全局頭分析：

總長0x11=17位，8 代表采樣精度是8位，1,67? 是圖片行數=1×256+0 x67=359行，1,da 代表圖片列數：1x256+0xda=474,? ? 3 代表圖片的分量數：亮度Y，色度U，V 三個。

后9字節分為3組，每組3字節，第一組id為1（Y）,第二為2(U),第三3(V),id號為第一字節，第3字節為每個分量采樣的量化表id，第二個字節高4位代表水平采樣個數，低4位垂直采樣個數。

1，22,0? ? 表示Y? 在MCU中水平垂直隔有2個

2, 11 ，1? ?U 各一次

3, 11,? 1? ? ? ? ?V 各一次?

意思就是說：此圖片采樣的是YUV 422 格式，有2個Y，1個U，1個V。

------------------------------------------------

此圖片掃描頭 SOS （0xffda）

ff ,da ,0 ,c ,3 ,1 ,0 ,2 ,11 ,3 ,11 ,0 ,3f ,0 ,

0,c:? ?掃描頭長度 0×256+0xc=12?字節

?3： 3分量，Y，U，V

1,0,2,11,3,11? 分位三組，每組2字節，第一個是id號

第二字節高4位是DC 號，低4位為AC 號

0 ：代表Z排序是從0開始編號

3f： 0x3f=63? ?表示Z排序是63結束，最后一字節默認是0

有這些信息就可以解碼了。

因為采用的是yuv422格式，那比特流開始就是2個Y,.緊跟1個U? ，1個V，組成一個MCU。比特流以此MCU格式為單位循環直到結束。

首先是亮度DC解碼，馬上是亮度AC解碼，再是第二個亮度DC解碼，再是第二個亮度AC解碼。

現在在驗證轉換的方法是否正確：對，正確！現在解碼出亮度DC=94，馬上就是對亮度AC解碼。

其實最簡單粗暴的方法是把每一個比特位用一個char數組元素存儲，這樣就可連續讀取。

特別要注意存入char數組時，讀入的比特位是存儲在數組的最高位。換一句話說，比特流是反序排列的，比如編碼后是2字節，是先寫入高字節，再寫入低字節。8位二進制數是先讀入高位，最后讀入低位。
??下一步把另外3張表加入，完整解碼看還遇到什么問題

已加入Y_AC? 表，遇到0xff 0? 報錯

太繞了，還有各種判斷要加，如0xff 0.? ? ?0.0

雖然報錯，也解出4對：

94，(9, 1),(0 ，-17），（0，3）

現在有點麻煩，不能驗證這些數據是否正確。感覺不理想，咋DC過后是9個0。只有一個辦法驗證了，手算，把前幾位data數據全部用二進制位表示后手算驗證程序是否正確。如正確再往下進行。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

I上圖是驗證數據，程序正確解碼。證明ALI,霍夫曼解碼部分正確。

?
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/videodev2.h>  
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/fb.h>
#include <math.h>int main(void) {
//	unsigned char dc0[28]={0,1,5,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0xa,0xb};char y_dc(unsigned char len,int bit ){   //亮度DCif((len==2)&&(bit==0b00)){return 0;	}	if((len==3)&&(bit==0b010)){return 1;}if((len==3)&&(bit==0b011)){return 2;}if((len==3)&&(bit==0b100)){return 3;}if((len==3)&&(bit==0b101)){return 4;}if((len==3)&&(bit==0b110)){return 5;}if((len==4)&&(bit==0b1110)){return 6;}if((len==5)&&(bit==0b11110)){return 7;}if((len==6)&&(bit==0b111110)){return 8;}if((len==7)&&(bit==0b1111110)){return 9;}if((len==8)&&(bit==0b11111110)){return 10;}if((len==9)&&(bit==0b111111110)){return 11;}else return -1;}//----------------------------------char ali(char len,char i){            //ALI   char o;if (len == 0) {o = 0;}if ((len == 1) && (i == 0)) {o = -1;}if ((len == 1) && (i == 1)) {o = 1;}//--------------------------if ((i >= pow(2, len - 1)) && (i <= pow(2, len))) {o = i;}if ((i >= 0) && (i < pow(2, len - 1))) {o = i - pow(2, len) + 1;}return o;}	//-------Y——AC-----------------?int  y_ac(unsigned char cd,unsigned int i,unsigned char out[2]){int bb=1;unsigned int i_bit=i;unsigned char i_len=cd;unsigned char len;unsigned char o;unsigned char  ws[16]={0,2,1,3,3,2,4,3,5,5,4,4,0,0,1,0x7d};unsigned char zh[162]={0x1, 0x2, 0x3, 0x0, 0x4, 0x11, 0x5,0x12,0x21,0x31,0x41,0x6, 0x13,0x51,0x61,0x7,0x22,0x71,0x14,0x32,0x81,0x91,0xa1,0x08,0x23,0x42,0xb1,0xc1,0x15,0x52,0xd1,0xf0,0x24,0x33,0x62,0x72,0x82,0x09,0x0a,0x16,0x17,0x18,0x19,0x1a,0x25,0x26,0x27,0x28,0x29,0x2a,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x3a,0x43,0x44,0x45,0x46,0x47,0x48,0x49,0x4a,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,0x59,0x5a,0x63,0x64,0x65,0x66,0x67,0x68,0x69,0x6a,0x73,0x74,0x75,0x76,0x77,0x78,0x79,0x7a,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,0x88,0x89,0x8a,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,0x98,0x99,0x9a,0xa2,0xa3,0xa4,0xa5,0xa6,0xa7,0xa8,0xa9,0xaa,0xb2,0xb3,0xb4,0xb5,0xb6,0xb7,0xb8,0xb9,0xba,0xc2,0xc3,0xc4,0xc5,0xc6,0xc7,0xc8,0xc9,0xca,0xd2,0xd3,0xd4,0xd5,0xd6,0xd7,0xd8,0xd9,0xda,0xe1,0xe2,0xe3,0xe4,0xe5,0xe6,0xe6,0xe7,0xe8,0xe9,0xea,0xf1,0xf2,0xf3,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf9,0xfa};unsigned char  cx_ws,cx_b;unsigned char hfm[17][0x7d]={};int t=0;for(int a=0;a<16;a++){             if(ws[a]==0){continue;}for(int b=0;b<ws[a];b++){hfm[a+1][b]=zh[t];t++;}}
//---------------------------------------cx_ws=i_len;int o_js=0;      if(cx_ws==2){o_js=0;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==3){o_js=0b100;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==4){o_js=0b1010;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==5){o_js=0b11010;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==6){o_js=0b111010;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==7){o_js=0b1111000;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==8){o_js=0b11111000;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==9){o_js=0b111110110;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==10){o_js=0b1111110110;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==11){o_js=0b11111110110;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==12){o_js=0b111111110100;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==15){o_js=0b111111111000000;cx_b=i_bit-o_js;}if(cx_ws==16){o_js=0b1111111110000010;cx_b=i_bit-o_js;}//-----------------------------------------unsigned char o_zj=hfm[cx_ws][cx_b];if(o_zj==0)  bb=-1;len=o_zj/16;o=o_zj%16;out[0]=len;out[1]=o;if((cx_ws==4)&&((i_bit-0b1010)==0)){out[0]=0;out[1]=0;bb=0;}return bb;	}?//------------------------------------------------------------------unsigned char data[100]={0xf5,0xe6,0x24,0x4e,0xff,0x41,0xfd,0x68,0xde,0xde,0xb4,0xd6,0xff,0,0x8f,0x97,0xfa,0xf,0xeb};//    0xf5           ,  0xe6       ,    0x24//  1 1 1 1 0 1 0 1 ,1 1 1 0 0 1 1 0,0 0 1 0 0 1 0 0//11110   得到7,馬上取7位 1011110=x   現在就可把7位加x，利用ALI 反退出真實的DC系數=94。    //思路：	
//--------一個字節的段位字------------------------------------typedef struct{unsigned char b1:1;unsigned char b2:1;unsigned char b3:1;unsigned char b4:1;unsigned char b5:1;unsigned char b6:1;unsigned char b7:1;unsigned char b8:1;}BIT;BIT bit;unsigned char z[10000]={};     //一個程序單位int t=0;for(int dn=0;dn<10000;dn=dn+8){memset(&bit,0,1);memcpy(&bit,&data[t],1);z[dn+0]=bit.b8;	      z[dn+1]=bit.b7;	z[dn+2]=bit.b6;		z[dn+3]=bit.b5;	z[dn+4]=bit.b4;	z[dn+5]=bit.b3;		z[dn+6]=bit.b2;z[dn+7]=bit.b1;		t++;if(t==16){break;}           //驗證數據：-8,12,10,1,-7,（2,-4），EOF}//    1               1               1     1           1                         1
//	unsigned char z[1000]={1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0};/*  for(int a=0;a<100;a++){printf("%d  ,",z[a]);}*/int o=0;                //輸出位數int y=0;unsigned char yac_o[2]={0};unsigned char n0=0;int a=0;int jb=0;int n=0;while(1){	for( a=2;a<17;a++){          //霍夫曼轉換都是從2位開始，最多16位int ls=0;int b=0;for(b=0;b<a;b++){       //位數讀取char ls=ls+z[jb+b]*(pow(2,(a-b-1)));   //把n個char 轉換為2進制的a位二進制整數		}if(y==0){           //處理 Y_DCo=y_dc(a,ls);	if(o>=0){         //得到位數len，此位數是馬上要從data[]讀取的二進制位，此o位二進制的值假如是c，不用解碼jb=jb+a;      // ali 利用len 和 c  推算出DC值//	y=1;          break;}}else{             //處理 Y_ACo=y_ac(a,ls,yac_o);if(o>=0){         //得到位數len，此位數是馬上要從data[]讀取的二進制位，此o位二進制的值假如是c，不用解碼jb=jb+a;      // ali 利用len 和 c  推算出DC值break;}}if(a==16){puts("hfm error");exit(-1);}}//--------------------
//	
//-----讀len 二進制 c-------------if(y==1){n0=yac_o[0];o=yac_o[1];}int ls=0;for(int b=0;b<o;b++){ls=ls+z[jb+b]*(pow(2,(o-b-1)));		}printf("n0:%d  o:%d\n",n0,ali(o,ls)); jb=jb+o;y=1;n++;//	y_ac(10,0b1111111010,yac_o);//	printf("%d   %d,",yac_o[0],yac_o[1]);if(n==15){break;}if((n0==0)&&(o==0)){puts("one Y over");break;}};return 0;
}?

為了簡單，讀比特流采用char數組，一個比特存入一個char.連續讀取。

終于解碼出亮度DC，AC。下一條也是亮度數據，但它的DC頭是與首DC（94）的差。后面緊跟的是U與V，這4條組成一個MCU，可以解碼出一個16*8的yuv塊。此解碼數據和手算的相同，如遇到0xff,0,則舍棄0。意思就是跳過0讀下一字節。

到目前為止，已攻克了jpeg編碼，解碼的所有環節，完整編解碼就是把這些環節串聯起來。