多媒體應用在現在電子產品中的地位越來越重要，尤其是在嵌入式裝置中。本系列文章將會介紹利用libjpeg解碼jpeg檔案，libpng解碼png檔案，libgif解碼gif檔案。本文為第一篇，介紹使用libjpeg解碼jpeg檔案。

libjpeg簡介

    libjpeg是一個完全用C語言編寫的庫，包含了被廣泛使用的JPEG解碼、JPEG編碼和其他的JPEG功能的實現。這個庫由獨立JPEG工作組維護。最新版本號是6b，於1998年釋出。可以參考維基百科關於libjpeg的介紹。

libjpeg庫的資料結構

    用libjpeg庫解碼jpeg資料的時候，最重要的資料型別為struct jpeg_decompress_struct，一般變數定義成cinfo變數，該變數儲存著jpeg資料的詳細資訊，也儲存著解碼之後輸出資料的詳細資訊。一般情況下，每次呼叫libjpeg庫API的時候都需要把這個變數作為第一個引數傳入。另外使用者也可以通過修改該變數來修改libjpeg行為，比如輸出資料格式，libjpeg庫可用的最大記憶體等等。

libjpeg庫的使用

1、設定出錯處理函式

    “天有不測風雲”，我們使用libjpeg庫的時候難免會產生錯誤，所以我們在使用libjpeg解碼之前，首先要做好錯誤處理。在libjpeg庫中，實現了預設錯誤處理函式，當錯誤發生時，比如如果記憶體不足（非常可能發生，後面會介紹）等，則預設錯誤處理函式將會呼叫exit函式結束整個程序，詳細內容可以參考jerror.c檔案。這個對於很多使用者來說這樣的特性是不合適的，不過libjpeg提供了介面讓我們註冊自定義錯誤處理函式。

    在C語言中沒有C++的異常處理機制，但是提供了setjmp和longjmp機制來實現類似的功能，如果你對這個機制不熟悉的話，請查閱C語言手冊。本文下面的程式碼片段都是出自libjpeg的example.c檔案，可以查閱之。

   1: 

   2: cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr.pub);

   3: jerr.pub.error_exit = my_error_exit;

   4: 

   5: if (setjmp(jerr.setjmp_buffer)) {

   6:   

   9:   jpeg_destroy_decompress(&cinfo);

  10:   fclose(infile);

  11:   return 0;

  12: }

    上述程式碼中的重點在於我們向libjpeg註冊了一個my_error_exit回撥函式，當發生錯誤的時候，該回調函式將會被呼叫。然後我們呼叫setjmp函式，設定一個返回點。這樣我們在my_error_exit回撥函式處理完錯誤資訊之後，就可以呼叫longjmp函式返回到這裡，在這個返回點進行資源的釋放（非常重要，否則將會記憶體洩漏）。我們再看看my_error_exit回撥函式的實現：

   1: 

   4: METHODDEF(void)

   5: my_error_exit (j_common_ptr cinfo)

   6: {

   7:   

   8:   my_error_ptr myerr = (my_error_ptr) cinfo->err;

   9: 

  10:   

  11:   

  12:   (*cinfo->err->output_message) (cinfo);

  13: 

  14:   

  15:   longjmp(myerr->setjmp_buffer, 1);

  16: }

    可以通過檢查cinfo->err->msg_code的值來判斷錯誤型別，進行相應的處理。本例中只是簡單的列印一個錯誤資訊。最後呼叫longjmp跳轉到setjmp呼叫的地方。

2、初始化解碼物件

    要使用libjpeg解碼jpeg資料，這步是必須要做的。

   1: 

   2: jpeg_create_decompress(&cinfo);

    這步之後，如果結束解碼或者出錯之後，需要呼叫jpeg_destroy_decompress銷燬解碼物件，否則將會記憶體洩漏。

3、初始化源資料

    在libjpeg庫中僅僅提供了檔案作為輸入資料的介面，在example.c中程式碼如下：

   1: 

   2: jpeg_stdio_src(&cinfo, infile);

    這個設計我個人覺得非常不合理，我覺得一個友好的庫，需要能夠接受各式各樣的輸入（記憶體資料，網路資料等等）。比較友好的做法是提供幾種常用的輸入資料支援（在libjpeg中如：檔案輸入等）。然後還要提供一個使用者註冊自定義輸入函式（回撥函式）的介面，這樣庫就可以適配現實生活中各式各樣的輸入資料型別了。Simon也在以前的博文中寫過怎樣修改libjpeg庫，使之能夠解碼記憶體buffer中的jpeg資料，請參考《LibJpeg解碼記憶體中的Jpeg資料》。當然Simon沒有擴充套件libjpeg庫讓其支援使用者註冊自定義輸入函式（回撥函式），有興趣的朋友可以自行實現。

4、讀取jpeg檔案的頭資訊

    這個和初始化解碼物件一樣，是必須要呼叫的，是約定，沒什麼好說的。

   1: 

   2: (void) jpeg_read_header(&cinfo, TRUE);

5、設定解碼引數

    很多情況下，這步非常重要。比如設定輸出格式，設定scale（縮放）等等功能都是在這一步設定。引數設定通過修改上步得到cinfo的值來實現。這裡簡單介紹一下一些常用的欄位。

out_color_space：輸出的顏色格式，libjpeg定義如下：

   1: 

   2: typedef enum {

   3:     JCS_UNKNOWN,        

   4:     JCS_GRAYSCALE,        

   5:     JCS_RGB,        

   6:     JCS_YCbCr,        

   7:     JCS_CMYK,        

   8:     JCS_YCCK,        

   9: #ifdef ANDROID_RGB

  10:     JCS_RGBA_8888,  

  11:     JCS_RGB_565     

  12: #endif

  13: } J_COLOR_SPACE;

我們可以看出谷歌在Android擴充套件了幾種輸出格式，那麼如果你需要的顏色格式輸出格式libjpeg不支援（比如：YUYV等顏色格式），那麼請參考Android對libjpeg的擴充套件自行修改，不用擔心複雜性，實現起來比較easy。請重點研究jdcolor.c檔案中的jinit_color_deconverter函式。

scale_num，scale_denom：因為實際的顯示裝置千變萬化，我們可能需要根據實際情況對輸出資料進行一些縮放才能夠顯示。libjpeg支援對輸出資料進行縮放（scale），這個變數就是用來設定縮放的引數。目前libjpeg支援1/2，1/4，1/8三種縮放。

mem：可以指定記憶體管理相關的內容，比如分配和釋放記憶體，指定libjpeg可以使用的最大記憶體。預設情況下不同的平臺下面都有一個libjpeg預設最大可用記憶體值，比如Android平臺上面該值為10000000L（10M），請參考jmemxxxx.c檔案中的DEFAULT_MAX_MEM，瞭解不同平臺的預設最大記憶體值。通過修改mem->pub.max_memory_to_use的值，庫的使用者可以自定義libjpeg可以使用的最大記憶體值。

6、開始解碼

    經過前面的引數設定，我們可以開始解碼了，沒有什麼好說的。

   1: 

   2: (void) jpeg_start_decompress(&cinfo);

7、讀取解碼資料

   1: 

   4: while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height) {

   5:   

   9:   (void) jpeg_read_scanlines(&cinfo, buffer, 1);

  10:   

  11:   put_scanline_someplace(buffer[0], row_stride);

  12: }

    請注意雖然函式jpeg_read_scanlines可以指定一次讀多少行，但是目前該函式還是隻能支援一次只讀1行。

8、結束解碼

   1: 

   2: (void) jpeg_finish_decompress(&cinfo);

9、釋放解碼物件

   1: 

   2: 

   3: 

   4: jpeg_destroy_decompress(&cinfo);

   至此一個jpeg資料已經解析完成了。雖然步驟不少但是對於常規的使用還是比較簡單的。

總結

    libjpeg對於baseline的jpeg資料解碼比較好，但是解碼progressive的jpeg資料的時候，對記憶體的需求比較大（我測試過的progressive的圖片曾經發現過消耗70M記憶體）。如果你的硬體能夠有硬體解碼jpeg的能力，請儘可能使用硬體解碼jpeg資料。