JPEG格式研究——(4)反量化、逆ZigZag变化和IDCT变换
反量化
反量化其实很简单,将霍夫曼解码出来的数据乘上对应的量化表就好了
通过当前色度选择出SOF中的Component,其中的Tqi指出了这一色度所需的量化表id
Component的结构如下:
名称 | 长度(bit) | 备注 |
---|---|---|
Ci | 8 | Compoenent的id |
Hi | 4 | 水平缩放因子 |
Vi | 4 | 垂直缩放因子 |
Tqi | 8 | 对应的量化表id |
然后就可以根据量化表id找到量化表,将其中每一个元素与霍夫曼解码的结果相乘就OK了
// 就是简单粗暴的直接相乘
for (int i = 0; i < 8; ++i) {
for (int j = 0; j < 8; ++j) {
result[i][j] = input[i][j] * dqt[i][j];
}
}
逆ZigZag变换
逆ZigZag变换实际上和ZigZag变换做的是同样的操作,直接按Z字形重新排序就好
参考代码
// 直接查表大法
const int zigzag_table[8*8][2] = {
{0, 0}, {0, 1}, {1, 0}, {2, 0}, {1, 1}, {0, 2}, {0, 3}, {1, 2},
{2, 1}, {3, 0}, {4, 0}, {3, 1}, {2, 2}, {1, 3}, {0, 4}, {0, 5},
{1, 4}, {2, 3}, {3, 2}, {4, 1}, {5, 0}, {6, 0}, {5, 1}, {4, 2},
{3, 3}, {2, 4}, {1, 5}, {0, 6}, {0, 7}, {1, 6}, {2, 5}, {3, 4},
{4, 3}, {5, 2}, {6, 1}, {7, 0}, {7, 1}, {6, 2}, {5, 3}, {4, 4},
{3, 5}, {2, 6}, {1, 7}, {2, 7}, {3, 6}, {4, 5}, {5, 4}, {6, 3},
{7, 2}, {7, 3}, {6, 4}, {5, 5}, {4, 6}, {3, 7}, {4, 7}, {5, 6},
{6, 5}, {7, 4}, {7, 5}, {6, 6}, {5, 7}, {6, 7}, {7, 6}, {7, 7}
};
void zigzag_transform(int input[8][8], int output[8][8]) {
for (int i = 0; i < 8*8; ++i) {
int row = zigzag_table[i][0];
int col = zigzag_table[i][1];
output[row][col] = input[i/8][i%8];
}
}
IDCT变换
最后再进行IDCT2D,IDCT变换就是DCT变换的逆变换,IDCT2D就是横着变换一次再竖着变换一次。这个更多是数学上的东西我就不多说了,怕误人子弟
话不多说,上代码:
pub struct DCT {
pub idct2d_data: [[[[f32; 8]; 8]; 8]; 8],
}
fn cc(i: usize, j: usize) -> f32 {
if i == 0 && j == 0 {
return 1.0 / 2.0;
} else if i == 0 || j == 0 {
return 1.0 / (2.0 as f32).sqrt();
} else {
return 1.0;
}
}
impl DCT {
// 先提前算好一部分
pub fn new() -> DCT {
let mut tmp: [[[[f32; 8]; 8]; 8]; 8] = Default::default();
for i in 0..8 {
for j in 0..8 {
for x in 0..8 {
let i_cos = ((2 * i + 1) as f32 * PI / 16.0 * x as f32).cos();
for y in 0..8 {
let j_cos = ((2 * j + 1) as f32 * PI / 16.0 * y as f32).cos();
tmp[i][j][x][y] = cc(x, y) * i_cos * j_cos / 4.0;
}
}
}
}
DCT { idct2d_data: tmp }
}
pub fn idct2d(&self, data: [[f32; 8]; 8]) -> [[f32; 8]; 8] {
let mut tmp: [[f32; 8]; 8] = Default::default();
for i in 0..8 {
for j in 0..8 {
tmp[i][j] = {
let mut tmp = 0.0;
for x in 0..8 {
for y in 0..8 {
tmp += self.idct2d_data[i][j][x][y] * data[x][y];
}
}
tmp
};
}
}
tmp
}
// 后面还有SSE和AVX加速的代码就不放了,直接看源代码就好了
}
尾声
到这里JPEG解码的部分就全部结束了。需要注意的是,这里解码出来的数据颜色格式并不是可以直接输出到屏幕的RGB888(其实允许这种格式,但很少见,比较常见的是YCbCr格式),还要根据需要处理。
提醒一下,解码出来的是分割出来的8x8的块,还要再拼起来
参考资料
博客园博客:JPEG解码——(4)霍夫曼解码 - OnlyTime_唯有时光 - 博客园 (cnblogs.com)
JPEG标准:Microsoft Word - T081E.DOC (w3.org)
一个Rust写的JPEG解码器:MROS/jpeg_tutorial: 跟我寫 JPEG 解碼器 (Write a JPEG decoder with me) (github.com)
友情链接
我学习过程中写的JPEG图片查看器:Ryan1202/my-tiny-jpeg-viewer: A Tiny Jpeg Viewer (github.com)