JPEG文件中默认Huffman表说明

一、简述
         关于JPEG中Huffman的说明，具体可参见《ISO/IEC10918-1, 1993(e), Annex C》。

         在JPEG文件中，其数据包含有Huffman表数据，但这里面的Huffman表并不能直接应用于解码，还需要进行一些转换，以生成可以直接应用于解码的表。本文，即是说明如何进行转换。

二、Huffman表数据

         在JPEG文件中，一般存在亮度与色度的Huffman表，亮度Huffman又存在DC(直流)表与AC(交流)表，色度也存在DC(直流)表与AC(交流)表，所以，在JPEG文件中，一般来说有4张Huffman表。这里，我们不再详述Huffman表在JPEG中的位置，可以去查找JPEG的文件格式相关文章，我们将直接从JPEG文件默认的Huffman表数据开始。

         亮度DC的Huffman表数据，见图1画红线部分：



图1 亮度DC的Huffman表数据
         亮度AC的Huffman表数据，见图2画红线部分：



图2亮度AC的Huffman表数据
         色度表将不再进行表述，可以参考JPEG文件格式得到。

三、亮度Huffman表解析

         解压时，需要用到Huffman_size、Huffman_code两张表，至于是如何使用这两张表进行Huffman解码的，请参见《JPEG中Huffman解码详解》。本节的目的，仅仅是说明如何利用第二节所说的Huffman表数据，得到Huffman_size、Huffman_code这两张表。

a)        什么是Huffman_size、Huffman_code表？

         Huffman_size表中的数据代表着Huffman编码的长度；Huffman_code代表的是Huffman编码的内容。

         例：Huffman_size= 3 ， Huffman_code =2 ，则其对应的Huffman编码为010（即值等于2的3 bit宽度的数据）。

b)        JPEG中的Huffman表数据的具体意义？

         JPEG中的Huffman表数据包含两个部分，一个部分表示不同位宽的编码个数，一个部分表示编码的具体内容，根据这些内容，即可得到上在所述的Huffman_size、Huffman_code表。

         我们以图1中的数据为例：前16个字节的数据为第1部分（BITS），00 01 05 0101 01 01 01 01 00 00 00 00 00 00 ，从第一个字节算起，共16个字节，这1~16个数据分别对应位宽1~16位的编码个数，从上可知：编码位宽为1的编码个数为0个，位宽为2的有1个，位宽为3的有5个等等。

         接下来为第二部分（HUFFVAL），此部分用于产生一张表Huffman_table，使得这张表按照1~16的长度去对应于Huffman_size、Huffman_code表。

c)        如何转化的？

         在《ISO/IEC10918-1, 1993(e), Annex C》中，用三个流程图，进行了详细的阐述，这里不再描述，仅将其相应的Matlab代码附上，以供参考：

% 根据DHT产生HUFFSIZE[]、HUFFCODE[]
% 参考"ISO/IEC10918-1, 1993(e), Annex C"
% dxq@2014-04-24

function[ehufco,ehufsi]=dedht(dht)
bits =dht(1:16);
huffval =dht(17:end);
% 参考"ISO/IEC10918-1, 1993(e), Annex C ,Figure C.1"
k = 0 ;
j = 1 ;
fori=1:16
for j=1:bits(i)
huffsize(k+1)=i;
k=k+1;
end
end
huffsize(k+1)=0;
lastk = k;

% 参考"ISO/IEC10918-1, 1993(e), Annex C ,Figure C.2"
code = 0;
k=1;
si =huffsize(1);
whilehuffsize(k)>0
huffcode(k)=code ;
code = code + 1 ;
k = k+ 1 ;
while huffsize(k)==si
huffcode(k)=code ;
code = code + 1 ;
k = k+ 1 ;
end
if huffsize(k)==0
break;
end
code = code * 2 ;
si = si + 1;
while huffsize(k)~= si
code = code * 2 ;
si = si + 1;
end
end

% 参考"ISO/IEC10918-1, 1993(e), Annex C ,Figure C.3"
for k=1:lastk
i=huffval(k);
ehufco(i+1)=uint32(huffcode(k));
ehufsi(i+1)=uint32(huffsize(k));
end

d)        以图1亮度DC的Huffman表数据为例，执行上述操作后，ehufco、ehufsi分别为：

ehufco =  0     2       3       4       5       6       14     30     62     126  254  510

ehufsi =  2      3     3       3       3       3       4       5       6       7       8       9

对应的Huffman_table可以被描述成：

                      { 2, 0x0000}, /*              00 */ 
            { 3, 0x0002},/*              010 */ 
            { 3,0x0003}, /*              011 */ 
            { 3,0x0004}, /*              100 */ 
            { 3,0x0005}, /*              101 */ 
            { 3,0x0006}, /*              110 */ 
            { 4,0x000e}, /*              1110 */ 
            { 5,0x001e}, /*             11110 */ 
            { 6,0x003e}, /*             111110 */ 
            { 7,0x007e}, /*           1111110 */ 
            { 8,0x00fe}, /*            11111110 */ 
            { 9, 0x01fe} /*          111111110*/