home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HPAVC / HPAVC CD-ROM.iso / FAQSYS18.ZIP / FAQS.DAT / JFIF.TXT < prev    next >
Text File  |  1992-09-09  |  15KB  |  355 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10. JPEG File Interchange Format
  11. Version 1.02
  12.  
  13.  
  14. September 1, 1992
  15.  
  16.  
  17.  
  18.  
  19.  
  20.  
  21.  
  22.  
  23.  
  24.                             Eric Hamilton
  25.                             C-Cube Microsystems
  26.                             1778 McCarthy Blvd.
  27.                             Milpitas, CA 95035
  28.  
  29.                             +1 408 944-6300
  30.                             Fax: +1 408 944-6314
  31.                             E-mail: eric@c3.pla.ca.us
  32.                             
  33.  
  34.  
  35.  
  36. JPEG File Interchange Format
  37. Version 1.02
  38.  
  39. Why a File Interchange Format
  40.  
  41. JPEG File Interchange Format is a minimal file format which enables JPEG bitstreams to 
  42. be exchanged between a wide variety of platforms and applications.  This minimal format 
  43. does not include any of the advanced features found in the TIFF JPEG specification or any 
  44. application specific file format. Nor should it, for the only purpose of this simplified 
  45. format is to allow the exchange of JPEG compressed images.
  46.  
  47. JPEG File Interchange Format features
  48.  
  49. o      Uses JPEG compression
  50. o      Uses JPEG interchange format compressed image representation
  51. o      PC or Mac or Unix workstation compatible
  52. o      Standard color space: one or three components. For three components, YCbCr 
  53.        (CCIR 601-256 levels)
  54. o      APP0 marker used to specify Units, X pixel density, Y pixel density, thumbnail
  55. o      APP0 marker also used to specify JFIF extensions
  56. o      APP0 marker also used to specify application-specific information
  57.  
  58. JPEG Compression
  59.  
  60. Although any JPEG process is supported by the syntax of the JPEG File Interchange Format 
  61. (JFIF) it is strongly recommended that the JPEG baseline process be used for the purposes 
  62. of file interchange. This ensures maximum compatibility with all applications supporting 
  63. JPEG. JFIF conforms to the JPEG Draft International Standard (ISO DIS 10918-1).
  64.  
  65. The JPEG File Interchange Format is entirely compatible with the standard JPEG 
  66. interchange format;  the only additional requirement is the mandatory presence of the 
  67. APP0 marker right after the SOI marker.  Note that JPEG interchange format requires (as 
  68. does JFIF) that all table specifications used in the encoding process be coded in the 
  69. bitstream prior to their use.
  70.  
  71. Compatible across platforms
  72.  
  73. The JPEG File Interchange Format is compatible across platforms: for example, it does not 
  74. use any resource forks, supported by the Macintosh but not by PCs or workstations.
  75.  
  76.  
  77. Standard color space
  78.  
  79. The color space to be used is YCbCr as defined by CCIR 601 (256 levels).  The RGB 
  80. components calculated by linear conversion from YCbCr shall not be gamma corrected 
  81. (gamma = 1.0).  If only one component is used, that component shall be Y.
  82.  
  83. APP0 marker used to identify JPEG FIF
  84.  
  85. The APP0 marker is used to identify a JPEG FIF file.  The JPEG FIF APP0 marker is 
  86. mandatory right after the SOI marker.
  87.  
  88. The JFIF APP0 marker is identified by a zero terminated string: "JFIF". The APP0 can be 
  89. used for any other purpose by the application provided it can be distinguished from the 
  90. JFIF APP0.  
  91.  
  92. The JFIF APP0 marker provides information which is missing from the JPEG stream: 
  93. version number, X and Y pixel density (dots per inch or dots per cm), pixel aspect ratio 
  94. (derived from X and Y pixel density), thumbnail.
  95.  
  96. APP0 marker used to specify JFIF extensions
  97.  
  98. Additional APP0 marker segment(s) can optionally be used to specify JFIF extensions.  If 
  99. used, these segment(s) must immediately follow the JFIF APP0 marker.  Decoders should 
  100. skip any unsupported JFIF extension segments and continue decoding.
  101.  
  102. The JFIF extension APP0 marker is identified by a zero terminated string:  "JFXX".  The 
  103. JFIF extension APP0 marker segment contains a 1-byte code which identifies the extension.  
  104. This version, version 1.02, has only one extension defined:  an extension for defining 
  105. thumbnails stored in formats other than 24-bit RGB.
  106.  
  107. APP0 marker used for application-specific information
  108.  
  109. Additional APP0 marker segments can be used to hold application-specific information 
  110. which does not affect the decodability or displayability of the JFIF file.  Application-
  111. specific APP0 marker segments must appear after the JFIF APP0 and any JFXX APP0 
  112. segments.  Decoders should skip any unrecognized application-specific APP0 segments. 
  113.  
  114. Application-specific APP0 marker segments are identified by a zero terminated string 
  115. which identifies the application (not "JFIF" or "JFXX").  This string should be an 
  116. organization name or company trademark.  Generic strings such as dog, cat, tree, etc. 
  117. should not be used. 
  118.  
  119.  
  120.  
  121. Conversion to and from RGB
  122.     
  123. Y, Cb, and Cr are converted from R, G, and B as defined in CCIR Recommendation 601 
  124. but are normalized so as to occupy the full 256 levels of a 8-bit binary encoding.  More 
  125. precisely:
  126.  
  127. Y   = 256 * E'y
  128. Cb  = 256 * [ E'Cb ] + 128
  129. Cr  = 256 * [ E'Cr ] + 128
  130.  
  131. where the E'y, E'Cb and E'Cb are defined as in CCIR 601.  Since values of E'y have a 
  132. range of 0 to 1.0 and those for  E'Cb and E'Cr have a range of -0.5 to +0.5,  Y, Cb, and Cr 
  133. must be clamped to 255 when they are maximum value.
  134.  
  135. RGB to YCbCr Conversion
  136.     
  137. YCbCr (256 levels) can be computed directly from 8-bit RGB as follows:
  138.  
  139. Y   =     0.299  R + 0.587  G + 0.114  B
  140. Cb  =   - 0.1687 R - 0.3313 G + 0.5    B + 128
  141. Cr  =     0.5    R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128
  142.  
  143. NOTE - Not all image file formats store image samples in the order R0, G0, 
  144. B0, ... Rn, Gn, Bn.  Be sure to verify the sample order before converting an 
  145. RGB file to JFIF.
  146.  
  147.     
  148. YCbCr to RGB Conversion
  149.     
  150. RGB can be computed directly from YCbCr (256 levels) as follows:
  151.  
  152. R = Y                    + 1.402   (Cr-128)
  153. G = Y - 0.34414 (Cb-128) - 0.71414 (Cr-128)
  154. B = Y + 1.772   (Cb-128)
  155.  
  156.  
  157. Image Orientation
  158.  
  159. In JFIF files, the image orientation is always top-down.  This means that the first image 
  160. samples encoded in a JFIF file are located in the upper left hand corner of the image and 
  161. encoding proceeds from left to right and top to bottom.  Top-down orientation is used for 
  162. both the full resolution image and the thumbnail image.
  163.  
  164. The process of converting an image file having bottom-up orientation to JFIF must include 
  165. inverting the order of all image lines before JPEG encoding
  166.  
  167.  
  168. Spatial Relationship of Components
  169.  
  170. Specification of the spatial positioning of pixel samples within components relative to the 
  171. samples of other components is necessary for proper image post processing and accurate 
  172. image presentation.  In JFIF files, the position of the pixels in subsampled components are 
  173. defined with respect to the highest resolution component.  Since components must be 
  174. sampled orthogonally (along rows and columns), the spatial position of the samples in a 
  175. given subsampled component may be determined by specifying the horizontal and vertical 
  176. offsets of the first sample, i.e. the sample in the upper left corner, with respect to the 
  177. highest resolution component.
  178.  
  179. The horizontal and vertical offsets of the first sample in a subsampled component, 
  180. Xoffseti[0,0] and Yoffseti[0,0], is defined to be
  181.  
  182. Xoffseti[0,0] = ( Nsamplesref / Nsamplesi  ) / 2 - 0.5
  183. Yoffseti[0,0] = ( Nlinesref / Nlinesi  ) / 2 - 0.5
  184.  
  185. where
  186. Nsamplesref is the number of samples per line in the largest component,
  187. Nsamplesi is the number of samples per line in the ith component,
  188. Nlinesref is the number of lines in the largest component,
  189. Nlinesi is the number of lines in the ith component.
  190.   
  191. Proper subsampling of components incorporates an anti-aliasing filter which reduces the 
  192. spectral bandwidth of the full resolution components.   Subsampling can easily be 
  193. accomplished using a symmetrical digital filter with an even number of taps (coefficients).  
  194. A commonly used filter for 2:1 subsampling utilizes two taps (1/2,1/2).
  195.  
  196. NOTE - This definition is compatible with industry standards such as Postcript 
  197. Level 2 and QuickTime. This defintition is not compatible with the conventions 
  198. used by CCIR Recommendation 601-1 and other digital video formats.  For these 
  199. formats, pre-processing of the chrominance components is necessary prior to 
  200. compression in order to ensure accurate reconstruction of the compressed image.
  201.  
  202.  
  203. JPEG File Interchange Format Specification
  204.  
  205. The syntax of a JFIF file conforms to the syntax for interchange format defined in Annex B 
  206. of ISO DIS 10918-1.  In addition, a JFIF file uses APP0 marker segments and constrains 
  207. certain parameters in the frame header as defined below.
  208.  
  209.     X'FF', SOI
  210.          X'FF', APP0, length, identifier, version, units, Xdensity, Ydensity, Xthumbnail,
  211.           Ythumbnail, (RGB)n
  212.               length     (2 bytes)  Total APP0 field byte count, including the byte 
  213.                                     count value (2 bytes), but excluding the APP0 
  214.                                     marker itself
  215.               identifier (5 bytes)  = X'4A', X'46', X'49', X'46', X'00' 
  216.                                     This zero terminated string ("JFIF") uniquely 
  217.                                     identifies this APP0 marker.  This string shall 
  218.                                     have zero parity (bit 7=0).
  219.               version    (2 bytes)  = X'0102'
  220.                                     The most significant byte is used for major 
  221.                                     revisions, the least significant byte for minor 
  222.                                     revisions. Version 1.02 is the current released 
  223.                                     revision.
  224.               units      (1 byte)   Units for the X and Y densities.
  225.                                     units = 0:  no units, X and Y specify the pixel 
  226.                                          aspect ratio
  227.                                     units = 1:  X and Y are dots per inch
  228.                                     units = 2:  X and Y are dots per cm
  229.               Xdensity   (2 bytes)  Horizontal pixel density
  230.               Ydensity   (2 bytes)  Vertical pixel density
  231.               Xthumbnail (1 byte)   Thumbnail horizontal pixel count
  232.               Ythumbnail (1 byte)   Thumbnail vertical pixel count
  233.               (RGB)n     (3n bytes) Packed (24-bit) RGB values for the thumbnail 
  234.                                     pixels, n = Xthumbnail * Ythumbnail
  235.         [ Optional JFIF extension APP0 marker segment(s) - see below ]
  236.                 o
  237.                 o
  238.                 o
  239.         X'FF', SOFn, length, frame parameters
  240.            Number of components Nf  = 1 or 3
  241.            1st component    C1    = 1 = Y component
  242.            2nd component    C2    = 2 = Cb component
  243.            3rd component    C3    = 3 = Cr component
  244.                 o
  245.                 o
  246.                 o
  247.     X'FF', EOI
  248.  
  249. JFIF Extension APP0 Marker Segment
  250.  
  251. Immediately following the JFIF APP0 marker segment may be a JFIF extension APP0 
  252. marker.  This JFIF extension APP0 marker segment may only be present for JFIF versions 
  253. 1.02 and above.  The syntax of the JFIF extension APP0 marker segment is:
  254.  
  255.          X'FF', APP0, length, identifier, extension_code, extension_data
  256.             length   (2 bytes)    Total APP0 field byte count, including the byte 
  257.                                 count value (2 bytes), but excluding the APP0 
  258.                                 marker itself
  259.             identifier  (5 bytes)    = X'4A', X'46', X'58', X'58', X'00' 
  260.                                 This zero terminated string ("JFXX") uniquely 
  261.                                 identifies this APP0 marker.  This string shall 
  262.                                 have zero parity (bit 7=0).
  263.             extension_code (1 byte)    = Code which identifies the extension.  In this 
  264.                                 version, the following extensions are defined:
  265.                                    = X'10'   Thumbnail coded using JPEG
  266.                                    = X'11'   Thumbnail stored using 1 byte/pixel
  267.                                    = X'13'   Thumbnail stored using 3 bytes/pixel
  268.             extension_data (variable)    = The specification of the remainder of the JFIF 
  269.                                 extension APP0 marker segment varies with the 
  270.                                 extension. See below for a specification of 
  271.                                 extension_data for each extension.
  272.  
  273. JFIF Extension:  Thumbnail coded using JPEG
  274.  
  275. This extension supports thumbnails compressed using JPEG.  The compressed thumbnail  
  276. immediately follows the extension_code (X'10') in the extension_data field and the length 
  277. of the compressed data must be included in the JFIF extension APP0 marker length field.
  278.  
  279. The syntax of the extension_data field conforms to the syntax for interchange format defined 
  280. in Annex B of ISO DIS 10918-1.  However, no "JFIF" or "JFXX" marker segments shall 
  281. be present.  As in the full resolution image of the JFIF file, the syntax of extension_data 
  282. constrains parameters in the frame header as defined below:
  283.  
  284.     X'FF', SOI
  285.                 o
  286.                 o
  287.                 o
  288.         X'FF', SOFn, length, frame parameters
  289.              Number of components    Nf    = 1 or 3
  290.              1st component    C1    = 1 = Y component
  291.              2nd component    C2    = 2 = Cb component
  292.              3rd component    C3    = 3 = Cr component
  293.                 o
  294.                 o
  295.                 o
  296.     X'FF', EOI
  297.  
  298.  
  299.  
  300. JFIF Extension:  Thumbnail stored using one byte per pixel
  301.  
  302. This extension supports thumbnails stored using one byte per pixel and a color palette in 
  303. the extension_data field.  The syntax of extension_data is:
  304.  
  305.         Xthumbnail       (1 byte)    Thumbnail horizontal pixel count
  306.         Ythumbnail       (1 byte)    Thumbnail vertical pixel count
  307.         palette          (768 bytes)  24-bit RGB pixel values for the color palette.
  308.                                       The RGB values define the colors represented by
  309.                                       each value of an 8-bit binary encoding (0 - 255).
  310.         (pixel)n        (n bytes)     8-bit values for the thumbnail pixels 
  311.                                       n = Xthumbnail * Ythumbnail
  312.  
  313. JFIF Extension:  Thumbnail stored using three bytes per pixel
  314.  
  315. This extension supports thumbnails stored using three bytes per pixel in the extension_data 
  316. field.  The syntax of extension_data is:
  317.  
  318.         Xthumbnail       (1 byte)    Thumbnail horizontal pixel count
  319.         Ythumbnail       (1 byte)    Thumbnail vertical pixel count
  320.         (RGB)n           (3n bytes)  Packed (24-bit) RGB values for the thumbnail 
  321.                                      pixels, n = Xthumbnail * Ythumbnail
  322.  
  323. Useful tips
  324.  
  325. o you can identify a JFIF file by looking for the following sequence: X'FF', SOI, X'FF', 
  326. APP0, <2 bytes to be skipped>, "JFIF", X'00'.
  327.  
  328. o if you use APP0 elsewhere, be sure not to have the strings "JFIF" or "JFXX" right after 
  329. the APP0 marker.
  330.  
  331. o if you do not want to include a thumbnail, just program Xthumbnail = Ythumbnail = 0.
  332.  
  333. o be sure to check the version number in the special APP0 field.  In general, if the major 
  334. version number of the JFIF file matches that supported by the decoder, the file will be 
  335. decodable.
  336.  
  337. o if you only want to specify a pixel aspect ratio, put 0 for the units field in the special 
  338. APP0 field. Xdensity and Ydensity can then be programmed for the desired aspect ratio. 
  339. Xdensity = 1, Ydensity = 1 will program a 1:1 aspect ratio.  Xdensity and Ydensity should 
  340. always be non-zero.
  341.  
  342.  
  343.  
  344.  
  345.  
  346.  
  347.  
  348.  
  349.  
  350.  
  351.  
  352.  
  353.  
  354.  
  355.