音视频编解码--JPEG格式2--代码走读

上一篇文章中我们了解JPEG图像的基础知识，以及核心的几个步骤，接下来，我们针对源码深入学习一下相关原理，废话不多说，直接开始。

JPEG官网推荐了两个多媒体开源库，如下链接：

https://jpeg.org/jpeg/software.html

libjpeg-turbo 是一种 JPEG 图像编解码器，它使用 SIMD 指令（MMX、SSE2、NEON、AltiVec）在 x86、x86-64、ARM 和 PowerPC 系统上加速基线 JPEG 压缩和解压缩。在此类系统上，libjpeg-turbo 通常是 libjpeg 的 2-6 倍，其他条件相同。在其他类型的系统上，libjpeg-turbo 凭借其高度优化的霍夫曼编码例程，仍然可以在很大程度上胜过 libjpeg。在许多情况下，libjpeg-turbo 的性能可与专有的高速 JPEG 编解码器媲美。

libjpeg-turbo 实现了传统的 libjpeg API 以及功能较弱但更直接的 TurboJPEG API。libjpeg-turbo 还具有色彩空间扩展功能，允许它从/解压缩到 32 位和大端像素缓冲区（RGBX、XBGR 等），以及一个全功能的 Java 接口。

特征

在 x86、x86-64 和 ARM 平台上，速度是 libjpeg 的 2-6 倍
为流行的 Linux 发行版、Windows、OS X 和 iOS 提供的 32 位和 64 位二进制文件
可用于 GPL 和专有应用程序
提供行业标准的 libjpeg API/ABI（可以模拟 libjpeg v6b、v7 或 v8，尽管 libjpeg-turbo 不支持 libjpeg v8 中引入的非标准 SmartScale 格式）
提供 VirtualGL 和 TurboVNC 使用的 TurboJPEG API
与商业/闭源加速 JPEG 编解码器的性能相似
功能齐全的 Java 包装器

因此JPEG代码走读以 libjpeg-turbo为例，其基本调用流程在libjpeg-turbo-main\example.c 中给出明确实例：

初始化压缩对象jpeg_create_compress；
设置压缩后的数据的输出形式jpeg_stdio_dest，比如输出到文件设置压缩的参数jpeg_set_defaults。这里最重要，也就是我们需要把optimize_coding设置为true。因为默认是false。
开始压缩jpeg_start_compress；
按行循环写入，jpeg_write_scanlines；
结束压缩，jpeg_finish_compress；
释放压缩对象。
jpeg_destroy_compress

至于如何进行编译，如何使用，其他大佬整理的文档也非常详细，可以参考如下几篇：

https://www.jianshu.com/p/20902ca448ae?utm_source=oschina-app

https://blog.csdn.net/ta893115871/article/details/109890976

https://glumes.com/post/opengl/libjpeg-turbo-compile-and-practice/

接下来我们继续深入函数内部了解其相关实

jpeg_create_compress 做了一次宏定义：

jpeg_CreateCompress

目录：libjpeg-turbo-main\jcapimin.c，主要作用：JPEG 压缩对象的初始化。

jpeg_stdio_dest

设置JPEG编码器的输出目标，即将编码后的图像数据写入文件。具体实现是通过定义一个名为jpeg_stdio_dest的函数，并传入一个指向已打开的文件的指针作为参数。

依据cinfo->dest是否为空决定是否重新alloc一段内存，其目的就是为了不用多次执行jpeg_stdio_dest。

在设置完目标位置之后，代码接着将dest指针转化为my_dest_ptr类型，并设置其结构体的三个函数指针：init_destination、empty_output_buffer和term_destination，它们分别表示初始化目标位置、清空输出缓存和结束输出操作。

最后，将outfile指针保存到my_dest_ptr结构体的outfile字段中，以备后续写入数据时使用。

jpeg_set_defaults

设置压缩所需要的默认参数集，

jpeg_start_compress

startcompressor依据不同的位深有不同的调用函数，本文以8bit为例，

第一，会检查cinfo->global_state的值是否为CSTATE_START，如果不是，则会通过ERREXIT1函数发出一个错误消息（JERR_BAD_STATE）。

第二，如果write_all_tables为真，则会将所有的表标记为要写入。

第三，该函数会调用cinfo->err->reset_error_mgr函数和cinfo->dest->init_destination函数来重新初始化错误管理器和目标模块。

第四，通过调用jinit_compress_master函数，选择并初始化所有必要的压缩模块。

第五，调用cinfo->master->prepare_for_pass函数来设置第一遍扫描的参数和状态。

最后，将cinfo->next_scanline设置为0，表示还没有扫描过任何扫描线，将cinfo->global_state设置为CSTATE_RAW_OK或CSTATE_SCANNING，表示已经准备好开始第一遍压缩操作了。

jpeg_write_scanlines

将一些扫描行的数据写入到JPEG压缩器中，函数的返回值是实际写入的行数。如果写入的行数小于提供的num_lines，则只有在数据目标模块请求暂停压缩器的情况下才会发生；或者如果传递了超过图像高度的扫描线数。

jpeg_finish_compress

jpeg_finish_compress完成JPEG压缩操作。如果选择了多通道操作模式，则可能需要进行大量的工作，包括实际输出的大部分内容。

第一，会根据global_state进行不同模式判断，判断压缩状态并终止第一次遍历（pass），如果需要进行更多的遍历，则执行它们，最后写入文件尾并清理资源。

第二，执行pass判断，调用 cinfo->master->prepare_for_pass()，准备进行下一轮压缩。并依据位深精度不同，分别调用compress_data接口

第三，完成一些必要的清理工作：调用了标记处理模块（marker）中的函数，用于在图像流的结尾写入EOI（End of Image）标记，并完成一些与标记相关的清理工作；调用了目标数据源（destination）中的函数，用于完成输出图像的最终写入操作；调用了jpeg_abort函数，释放内存并重置全局状态。

jpeg_destroy_compress

JPEG压缩器销毁函数jpeg_destroy_compress，它调用了通用的jpeg_destroy函数来销毁压缩器对象cinfo。通用的jpeg_destroy函数会释放该对象所使用的所有资源，并将对象本身的内存也释放掉。

我是一枚爱跑步的程序猿，维护公众号和知乎专栏《MediaStack》，有兴趣可以关注，一起学习音视频知识，时不时分享实战经验。

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