jpeg 计算最大大小

java jpeg applet

2022-09-04 05:26:46

我不得不说，我对文件格式的工作原理知之甚少。我的问题是假设我有一个jpeg文件，它是200 px x 200 px，如何计算出该文件的最大大小（以兆字节/字节为单位）？

我认为导致这个问题的推理将有助于有人回答我。我有一个Java小程序，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。它总是会是200x200。

这听起来很愚蠢，但是否有颜色比其他颜色需要更多的字节大小，如果是这样，最昂贵的一种是什么？

答案 1

有很多方法可以制作一个“病态的”JPEG / JFIF文件，该文件非常大。

在频谱的最末端，大小没有限制，因为该标准不限制某些类型的标记出现多次 - 例如，一个JFIF文件充满了许多GB的DRI（定义重启间隔）标记，然后最后一个8x8像素的MCU在技术上是有效的。

如果我们将自己限制在“正常”标记用法，那么我们会找到如下上限：

一些背景 -

JPEG将像素编码为8x8像素块（DCT块）的MCU（组），每个组件（Y，Cb，Cr）一个DCT块。
为了获得最佳压缩（和最小尺寸），使用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（和最大大小），文件是2/3的色度，1/3的亮度信息。
霍夫曼比特流符号用于编码DCT组件，其中每个DCT块最多有65个（64 AC + 1 DC）。
霍夫曼符号的范围可以从1到16位，并由编码器选择尽可能小;但是，可以指定符号长度的选择。
必须对霍夫曼比特流进行最终编码，以便可以唯一地识别标记。也就是说，输出中出现0xff字节的任何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）很乐意解码。

首先，我们需要尽可能长的霍夫曼符号。乍一看，定义所有1的最大长度的霍夫曼符号（16位）将使用大部分空间，但是libjpeg拒绝处理所有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，因为大小已经知道是16位，不像其他可变长度符号，事实上，一些解码器可以处理它（JPEGSnoop）。

因此，我们定义了一个 huffman 表，它设置了最后两个符号，如下所示：

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

现在对最大长度的 DCT 块进行编码：

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将是3个DCT块（每个组件一个），因此MCU大小将为6045位。

这些字节中的大多数将被0xff，根据标准，这些字节在输出流中被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 个重复表示：

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

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

SOI/DHT/DQT/SOS 段需要 339 字节的标头来设置图像属性和霍夫曼表，需要一个 2 字节的 EOI 标记来结束图像。

由于200x200的图像将是25x25 MCU，因此我们的最终大小为：

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

其工作原理是每像素略高于20.25字节，比未压缩的BMP / TGA大6倍以上。

答案 2

根据经验，任何 JPEG 都不会大于等效大小的 32 位位图。32 位位图在图像中每像素有 4 个字节，因此将尺寸相乘（200x200 = 40000），然后将其乘以 4 个字节（40000x4 = 160000），您将有一个以字节为单位的上限 - 例如，160000 字节大约是 156kb。