JPEG Decoder

基于ujpeg的能够解析大话西游2旧地图的解码器

引用

如果想要学习jpeg压缩与解析原理，推荐阅读跟我写 JPEG 解码器和云风的JPEG简易文档

JPEG 规范的是一组而非一个算法

JPEG 这个标准其实定义了多种压缩算法以及编码方式我们先以压缩算法来加以区分，共有四种：

循序（sequential）
递进（progressive）
层次（hierarchical）
无损（lossless）

sequential 会由上而下解码

progressive 则在解码的过程中，从模糊渐渐变得清晰

baseline

所有 JPEG 规范组合中，最为常见和简单的一种就是 baseline ，它的基本特征如下

循序（sequential）
霍夫曼编码
精度为 8bit

这份代码也仅限于解码 baseline JPEG 。

JPEG 编/解码流程

先看一张最简单的图

相信这张图非常简单易懂，我们接着将压缩与解压缩的流程放大来看，baseline JPEG 会透过 DCT 变换，将原色彩空间映射到新空间，再使用霍夫曼编码尝试进行压缩。

解码时则全部反过来，如下示意图

DCT 变换以及霍夫曼编码，都是完全可逆的运算，也就是说这样得到的压缩文件是无损的，为了进一步提高压缩率， baseline JPEG 还会抛弃掉一些人类视觉上感受不明显的信息：

将颜色从RGB空间转换成YCbCr空间后，降采样
在DCT变换之后，量化新空间里的数据

以上这两点都是有损的，是降低压缩数据大小的最主要流程，加入这两项之后，我们将示意图更新为

这张图差不多把 JPEG 编解码的主要流程画出来了，但要写一个解码器，这些知识是远远不够的，我们仍得了解更多细节。

大话2旧地图的区别

在大话西游2旧地图中，在每行MCU前，额外插入了7字节数据，分别是这一行的YCbCr的DC值和1字节的字节bit坐标偏移量，因此需要我们在处理每一行的MCU开始前，先将该DC值读取出来，然后调整bit坐标偏移量

在普通的JPEG中，除第一个外，每个MCU都继承上个MCU单元的处理后的DC值，而在旧地图中，新的一行MCU的初始DC值，被提取到了这一行MCU数据之前，因此在普通JPEG DECODER看来本该是下一个MCU数据的起始位置的地方，多了7字节的数据（包含6字节DC值和一字节bit坐标），也因此导致普通的JPEG DECODER无法解析旧地图的JPEG。

以下是云风版jpeg decoder用于解析大话西游2旧地图的关键代码

for (i=0;i<VDU;i+=16) {
	jpeg_stream+=(jpeg_bit+7)/8;
	jpeg_DC[0]=*jpeg_stream_short++;  // 关键
	jpeg_DC[1]=*jpeg_stream_short++;  // 关键
	jpeg_DC[2]=*jpeg_stream_short++;  // 关键
	jpeg_bit=*jpeg_stream++;          // 关键  一字节bit坐标

	for (j=0;j<HDU;j+=16) {
		if (*(jpeg_stream+(jpeg_bit+7)/8)==0xff) {
			jpeg_stream+=(jpeg_bit+7)/8;
			jpeg_bit=0;
			while (*jpeg_stream!=0xff) ++jpeg_stream;
				++jpeg_stream;
				jpeg_DC[0]=jpeg_DC[1]=jpeg_DC[2]=0;
		}
		jpeg_decode_DU(jpeg_ybuf,0);
		jpeg_decode_DU(jpeg_ybuf+64,0);
		jpeg_decode_DU(jpeg_ybuf+128,0);
		jpeg_decode_DU(jpeg_ybuf+192,0);
		jpeg_decode_DU(jpeg_cbbuf,1);
		jpeg_decode_DU(jpeg_crbuf,2);
		YCbCr411((unsigned short*)(output_buffer+i*pitch)+j,pitch);
	}
}

而在ujpeg版中，处理也类似，但麻烦的一点是原数据的bit坐标偏移是基于每次读取32bit的，而ujpeg每次读取8bit，需要额外处理

// 大话2旧地图特殊处理
if (uj->mapx) {
  int back = uj->bufbits / 8;
  while (back) {
    uj->pos--;
    uj->size++;
    back--;  
  }
  uj->buf = 0;
  uj->bufbits = 0;
  uj->comp[0].dcpred = (short)ujDecode16Reverse(uj->pos);
  uj->pos += 2;
  uj->comp[1].dcpred = (short)ujDecode16Reverse(uj->pos);
  uj->pos += 2;
  uj->comp[2].dcpred = (short)ujDecode16Reverse(uj->pos);
  uj->pos += 2;
  int bit_pos = *uj->pos++;
  uj->size -= 7;
  ujSkipBits(uj, bit_pos);
}