用离散余弦变换将BMP转换成JPEG源代码

//jenc.cpp /* 这是一个简单的jpeg编码程序，支持1：1：1采样的baseline彩色jpeg，输入只能是24bit的BMP文件 代码结构只求能说明各步骤过程，并不做特别的优化，效率较为一般。jpeg的色彩是采用YCrCb模式 的，所以从BMP到jpeg要经过YUV的转换。 */ #include "jenc.h" // 存放VLI表 BYTE VLI_TAB[4096]; BYTE* pVLITAB; //VLI_TAB的别名,使下标在-2048-2048 // 存放2个量化表 BYTE YQT[DCTBLOCKSIZE]; BYTE UVQT[DCTBLOCKSIZE]; // 存放2个FDCT变换要求格式的量化表 FLOAT YQT_DCT[DCTBLOCKSIZE]; FLOAT UVQT_DCT[DCTBLOCKSIZE]; //存放4个Huffman表 HUFFCODE STD_DC_Y_HT[12]; HUFFCODE STD_DC_UV_HT[12]; HUFFCODE STD_AC_Y_HT[256]; HUFFCODE STD_AC_UV_HT[256]; // bmFile:输入文件 // jpgFile:输出文件 // Q:质量 void JEnc::Invoke(string bmFile, string jpgFile, long Q) { FILE* pFile; // 输入文件句柄 if ((pFile = fopen(bmFile.c_str(),"rb")) == NULL) // 打开文件 { throw("open bmp file error."); } // 获取jpeg编码需要的bmp数据结构，jpeg要求数据缓冲区的高和宽为8或16的倍数(视采样方式而定) BMBUFINFO bmBuffInfo = GetBMBuffSize(pFile); imgWidth = bmBuffInfo.imgWidth; // 图像宽 imgHeight = bmBuffInfo.imgHeight; // 图像高 buffWidth = bmBuffInfo.buffWidth; // 缓冲宽 buffHeight = bmBuffInfo.buffHeight; // 缓冲高 size_t buffSize = buffHeight * buffWidth * 3; // 缓冲长度，因为是24bits,所以*3 BYTE* bmData = new BYTE[buffSize]; // 申请内存空间 GetBMData(pFile, bmData, bmBuffInfo); // 获取数据 fclose(pFile); // 关闭文件 //===================================== // 计算编码需要的缓冲区，RGB信号需要别分别编码，所以需要3个缓冲区，这里只是1：1：1所以是一样大 size_t yuvBuffSize = buffWidth * buffHeight; BYTE* pYBuff = new BYTE[yuvBuffSize]; BYTE* pUBuff = new BYTE[yuvBuffSize]; BYTE* pVBuff = new BYTE[yuvBuffSize]; // 将RGB信号转换为YUV信号 BGR2YUV111(bmData,pYBuff,pUBuff,pVBuff); // 将信号分割为8x8的块 DivBuff(pYBuff, buffWidth, buffHeight, DCTSIZE, DCTSIZE ); DivBuff(pUBuff, buffWidth, buffHeight, DCTSIZE, DCTSIZE ); DivBuff(pVBuff, buffWidth, buffHeight, DCTSIZE, DCTSIZE ); SetQuantTable(std_Y_QT,YQT, Q); // 设置Y量化表 SetQuantTable(std_UV_QT,UVQT, Q); // 设置UV量化表 InitQTForAANDCT(); // 初始化AA&N需要的量化表 pVLITAB=VLI_TAB + 2047; // 设置VLI_TAB的别名 BuildVLITable(); // 计算VLI表 pOutFile = fopen(jpgFile.c_str(),"wb"); // 写入各段 WriteSOI(); WriteAPP0(); WriteDQT(); WriteSOF(); WriteDHT(); WriteSOS(); // 计算Y/UV信号的交直分量的huffman表，这里使用标准的huffman表，并不是计算得出，缺点是文件略长，但是速度快 BuildSTDHuffTab(STD_DC_Y_NRCODES,STD_DC_Y_VALUES,STD_DC_Y_HT); BuildSTDHuffTab(STD_AC_Y_NRCODES,STD_AC_Y_VALUES,STD_AC_Y_HT); BuildSTDHuffTab(STD_DC_UV_NRCODES,STD_DC_UV_VALUES,STD_DC_UV_HT); BuildSTDHuffTab(STD_AC_UV_NRCODES,STD_AC_UV_VALUES,STD_AC_UV_HT); // 处理单元数据 ProcessData(pYBuff,pUBuff,pVBuff); WriteEOI(); fclose(pOutFile); delete[] bmData; } // 获取BMP文件输出缓冲区信息 BMBUFINFO JEnc::GetBMBuffSize(FILE* pFile) { BITMAPFILEHEADER bmHead; //文件头信息块 BITMAPINFOHEADER bmInfo; //图像描述信息块 BMBUFINFO bmBuffInfo; UINT colSize = 0; UINT rowSize = 0; fseek(pFile,0,SEEK_SET); //将读写指针指向文件头部 fread(&bmHead,sizeof(bmHead),1,pFile); //读取文件头信息块 fread(&bmInfo,sizeof(bmInfo),1,pFile); //读取位图信息块 // 计算填充后列数，jpeg编码要求缓冲区的高和宽为8或16的倍数 if (bmInfo.biWidth % 8 == 0) { colSize = bmInfo.biWidth; } else { colSize = bmInfo.biWidth + 8 - (bmInfo.biWidth % 8); } // 计算填充后行数 if (bmInfo.biHeight % 8 == 0) { rowSize = bmInfo.biHeight; } else { rowSize = bmInfo.biHeight + 8 - (bmInfo.biHeight % 8); } bmBuffInfo.BitCount = 24; bmBuffInfo.buffHeight = rowSize; // 缓冲区高 bmBuffInfo.buffWidth = colSize; // 缓冲区宽 bmBuffInfo.imgHeight = bmInfo.biHeight; // 图像高 bmBuffInfo.imgWidth = bmInfo.biWidth; // 图像宽 return bmBuffInfo; } // 获取图像数据 void JEnc::GetBMData(FILE* pFile, BYTE* pBuff, BMBUFINFO buffInfo) { BITMAPFILEHEADER bmHead; // 文件头信息块 BITMAPINFOHEADER bmInfo; // 图像描述信息块 size_t dataLen = 0; // 文件数据区长度 long alignBytes = 0; // 为对齐4字节需要补足的字节数 UINT lineSize = 0; fseek(pFile,0,SEEK_SET); // 将读写指针指向文件头部 fread(&bmHead,sizeof(bmHead),1,pFile); // 读取文件头信息块 fread(&bmInfo,sizeof(bmInfo),1,pFile); // 读取位图信息块 //计算对齐的字节数 alignBytes = (((bmInfo.biWidth * bmInfo.biBitCount) + 31) & ~31) / 8L - (bmInfo.biWidth * bmInfo.biBitCount) / 8L; // 计算图象文件数据段行补齐字节数 //计算数据缓冲区长度 lineSize = bmInfo.biWidth * 3; // 因为bmp文件数据是倒置的所以从最后一行开始读 for (int i = bmInfo.biHeight - 1; i >= 0; --i) { fread(&pBuff[buffInfo.buffWidth * i * 3],lineSize,1,pFile); fseek(pFile,alignBytes,SEEK_CUR); // 跳过对齐字节 } } // 转换色彩空间BGR-YUV,111采样 void JEnc::BGR2YUV111(BYTE* pBuf, BYTE* pYBuff, BYTE* pUBuff, BYTE* pVBuff) { DOUBLE tmpY = 0; //临时变量 DOUBLE tmpU = 0; DOUBLE tmpV = 0; BYTE tmpB = 0; BYTE tmpG = 0; BYTE tmpR = 0; UINT i = 0; size_t elemNum = _msize(pBuf) / 3; //缓冲长度 for (i = 0; i < elemNum; i++) { tmpB = pBuf[i * 3]; tmpG = pBuf[i * 3 + 1]; tmpR = pBuf[i * 3 + 2]; tmpY = 0.299 * tmpR + 0.587 * tmpG + 0.114 * tmpB; tmpU = -0.1687 * tmpR - 0.3313 * tmpG + 0.5 * tmpB + 128; tmpV = 0.5 * tmpR - 0.4187 * tmpG - 0.0813 * tmpB + 128; //if(tmpY > 255){tmpY = 255;} //输出限制 //if(tmpU > 255){tmpU = 255;} //if(tmpV > 255){tmpV = 255;} //if(tmpY < 0){tmpY = 0;} //if(tmpU < 0){tmpU = 0;} //if(tmpV < 0){tmpV = 0;} pYBuff[i] = tmpY; //放入输入缓冲 pUBuff[i] = tmpU; pVBuff[i] = tmpV; } } //******************************************************************** // 方法名称:DivBuff // 最后修订日期:2003.5.3 // // 参数说明: // lpBuf:输入缓冲,处理后的数据也存储在这里 // width:缓冲X方向长度 // height:缓冲Y方向长度 // xLen:X方向切割长度 // yLen:Y方向切割长度 //******************************************************************** void JEnc::DivBuff(BYTE* pBuf,UINT width,UINT height,UINT xLen,UINT yLen) { UINT xBufs = width / xLen; //X轴方向上切割数量 UINT yBufs = height / yLen; //Y轴方向上切割数量 UINT tmpBufLen = xBufs * xLen * yLen; //计算临时缓冲区长度 BYTE* tmpBuf = new BYTE[tmpBufLen]; //创建临时缓冲 UINT i = 0; //临时变量 UINT j = 0; UINT k = 0; UINT n = 0; UINT bufOffset = 0; //切割开始的偏移量 for (i = 0; i < yBufs; ++i) //循环Y方向切割数量 { n = 0; //复位临时缓冲区偏移量 for (j = 0; j < xBufs; ++j) //循环X方向切割数量 { bufOffset = yLen * xLen * i * xBufs + j * xLen; //计算单元信号块的首行偏移量 for (k = 0; k < yLen; ++k) //循环块的行数 { memcpy(&tmpBuf[n],&pBuf[bufOffset],xLen); //复制一行到临时缓冲 n += xLen; //计算临时缓冲区偏移量 bufOffset += width; //计算输入缓冲区偏移量 } } memcpy(&pBuf[i * tmpBufLen],tmpBuf,tmpBufLen); //复制临时缓冲数据到输入缓冲 } delete[] tmpBuf; //删除临时缓冲 } //******************************************************************** // 方法名称:SetQuantTable // // 方法说明:根据所需质量设置量化表 // // 参数说明: // std_QT:标准量化表 // QT:输出量化表 // Q:质量参数 //***