c 试水解码jpeg图片比特流（已成功解码）

找到一张采用霍夫曼通用DC,AC编码表的图片，提取出此图片的比特流准备对它解码，再反推怎样编码。

下图是此图片比特流前100个字节。解码是每次读一字节，对这8比特解码，如8比特不能解码，再读入一字节。因为霍夫曼表最多是16比特位编码，意思是说超过16位比特还没有被解码就是错误的。当然不一定都是8比特，有时候是2比特等，这就涉及到比特的移位等操作。但操作单位是1字节8比特。

图1

上传此图片文件

下面是霍夫曼4张通用表;

此图片帧全局（0xffc0)

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

对全局头分析：

总长0x11=17位，8 代表采样精度是8位，1,67 是图片行数=1×256+0 x67=359行，1,da 代表图片列数：1x256+0xda=474, 3 代表图片的分量数：亮度Y，色度U，V 三个。

后9字节分为3组，每组3字节，第一组id为1（Y）,第二为2(U),第三3(V),id号为第一字节，第3字节为每个分量采样的量化表id，第二个字节高4位代表水平采样个数，低4位垂直采样个数。

1，22,0 表示Y 在MCU中水平垂直隔有2个

2, 11 ，1 U 各一次

3, 11, 1 V 各一次

意思就是说：此图片采样的是YUV 422 格式，有2个Y，1个U，1个V。

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

此图片扫描头 SOS （0xffda）

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

0,c: 扫描头长度 0×256+0xc=12 字节

3： 3分量，Y，U，V

1,0,2,11,3,11 分位三组，每组2字节，第一个是id号

第二字节高4位是DC 号，低4位为AC 号

0 ：代表Z排序是从0开始编号

3f： 0x3f=63 表示Z排序是63结束，最后一字节默认是0

有这些信息就可以解码了。

因为采用的是yuv422格式，那比特流开始就是2个Y,.紧跟1个U ，1个V，组成一个MCU。比特流以此MCU格式为单位循环直到结束。

首先是亮度DC解码，马上是亮度AC解码，再是第二个亮度DC解码，再是第二个亮度AC解码。

现在在验证转换的方法是否正确：对，正确！现在解码出亮度DC=94，马上就是对亮度AC解码。

其实最简单粗暴的方法是把每一个比特位用一个char数组元素存储，这样就可连续读取。

特别要注意存入char数组时，读入的比特位是存储在数组的最高位。换一句话说，比特流是反序排列的，比如编码后是2字节，是先写入高字节，再写入低字节。8位二进制数是先读入高位，最后读入低位。
下一步把另外3张表加入，完整解码看还遇到什么问题

已加入Y_AC 表，遇到0xff 0 报错

太绕了，还有各种判断要加，如0xff 0. 0.0

虽然报错，也解出4对：

94，(9, 1),(0 ，-17），（0，3）

现在有点麻烦，不能验证这些数据是否正确。感觉不理想，咋DC过后是9个0。只有一个办法验证了，手算，把前几位data数据全部用二进制位表示后手算验证程序是否正确。如正确再往下进行。

I上图是验证数据，程序正确解码。证明ALI,霍夫曼解码部分正确。


#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,马上取7位 1011110=x   现在就可把7位加x，利用ALI 反退出真实的DC系数=94。    //思路：	
//--------一个字节的段位字------------------------------------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]={};     //一个程序单位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;}           //验证数据：-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;                //输出位数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++){          //霍夫曼转换都是从2位开始，最多16位int ls=0;int b=0;for(b=0;b<a;b++){       //位数读取char ls=ls+z[jb+b]*(pow(2,(a-b-1)));   //把n个char 转换为2进制的a位二进制整数		}if(y==0){           //处理 Y_DCo=y_dc(a,ls);	if(o>=0){         //得到位数len，此位数是马上要从data[]读取的二进制位，此o位二进制的值假如是c，不用解码jb=jb+a;      // ali 利用len 和 c  推算出DC值//	y=1;          break;}}else{             //处理 Y_ACo=y_ac(a,ls,yac_o);if(o>=0){         //得到位数len，此位数是马上要从data[]读取的二进制位，此o位二进制的值假如是c，不用解码jb=jb+a;      // ali 利用len 和 c  推算出DC值break;}}if(a==16){puts("hfm error");exit(-1);}}//--------------------
//	
//-----读len 二进制 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;
}

为了简单，读比特流采用char数组，一个比特存入一个char.连续读取。

终于解码出亮度DC，AC。下一条也是亮度数据，但它的DC头是与首DC（94）的差。后面紧跟的是U与V，这4条组成一个MCU，可以解码出一个16*8的yuv块。此解码数据和手算的相同，如遇到0xff,0,则舍弃0。意思就是跳过0读下一字节。

到目前为止，已攻克了jpeg编码，解码的所有环节，完整编解码就是把这些环节串联起来。