wsjpeg

简介

这是一个单文件的 JPEG 编码器，可以将未经压缩的 24 位 BMP 位图压缩为 JPEG 图像。
本编码器主要用于学习了解 JPEG 的压缩原理。同时，这也是我毕业设计项目中的一部分。

编译

wsjpeg 代码符合 ANSI C 标准（C89/C90），因此可被近乎所有支持 C 语言的编译器编译，包括 Microsoft Visual C++ 6.0，甚至是 1988 年的 Borland Turbo C 2.0。

wsjpeg 不依赖 C 标准库外的任何第三方库。

如果您需要使用双精度浮点运算，请在头部添加 #define USE_DOUBLE ，或者在命令行使用 -DUSE_DOUBLE 编译选项（如果可用）。使用双精度浮点运算可以得到更加精确的计算结果。

编译命令行示例：

cc -O3 -DUSE_DOUBLE wsjpeg.c -o wsjpeg

命令行参数

wsjpeg INPUT.bmp OUTPUT.jpg [quality]

参数	说明
INPUT.bmp	需要压缩的 BMP 文件路径
OUTPUT.jpg	输出的 JPG 文件路径
quality（可选）	质量因数，可以是 0-100 之间的整数。数值越大，输出图片质量越高，同时将产生更大的文件。默认值为 75 。

输入输出文件规格

输入文件： 输入文件需为 24 位且未经压缩的 BMP 位图。单色位图、16 色位图、256 色等 BMP 位图不被支持。被 RLE 压缩的 BMP 位图亦不被支持，尽管这类格式十分少见。

输出文件： 输出文件为 JPEG 编码的图片文件，顺序式编码，固定使用 ISO/IEC 10918-1 : 1993(E) 中 K.3.1 给出的推荐 Huffman 表，使用规格为 4:2:0 的色度抽样 ^[?]。

如何获得 BMP 格式的 24-bit 位图

由于 BMP 文件体积较大，我们在网络上接触到的多数是已被压缩过的 JPG 图像，或者是 PNG 图像。

可以使用以下几种方法将这些图片转换为未经压缩的 BMP 图片。

• 使用 画图：
  [文件] - [保存为] - [保存类型: 24位位图 (*.bmp; *.dib)]

• 使用 JS Paint：
  [File] - [Save As] - [Save As Type: 24-bit Bitmap (*.bmp; *.dib)]

• 使用 ImageMagick：

  convert "/path/to/image" -type truecolor "image.bmp"

• 使用 FFmpeg：

  ffmpeg -i "/path/to/image" -pix_fmt bgr24 "image.bmp"

测试

测试机型： MacBook Air (M1, 2020)
编译参数： clang -O3 -DUSE_DOUBLE wsjpeg.c -o wsjpeg
图像来源： https://esahubble.org/images/heic1502a/

time ./wsjpeg "Andromeda Galaxy.bmp" "Andromeda Galaxy.jpg"
        0.61 real         0.56 user         0.04 sys

Andromeda Galaxy.bmp（输入）
种类：Windows BMP 图像
尺寸：10000 × 3197 像素
大小：95,910,054 字节

Andromeda Galaxy.jpg（输出）
种类：JPEG 图像
尺寸：10000 × 3197 像素
大小：14,283,501 字节

已知问题或缺陷

本程序可以在绝大多数现代计算机上高效运行。但是，对于一些古老机型（如运行着 MS-DOS 系统的）或者嵌入式设备（如单片机）需要注意以下两点。

1. 此 JPEG 编码器依赖于浮点数运算，计算效率取决于 CPU 浮点数运算性能，在不含 FPU 的处理器上运行效率低下。

2. 此 JPEG 编码器会将输入文件、输出文件的所有内容缓存至 RAM，需确保 RAM 能够同时容得下输入的 BMP 文件数据和输出的 JPG 文件数据。

开源许可证

GNU Lesser General Public License v2.1 or later (LGPL v2.1+)