JPEG 헤더 구조

JPEG header structure

JPEG, JPG는 손실 압축된 파일이다. 불필요한 픽셀들을 제거하는 방식으로 좋은 화질을 유지하며 큰 압축 효과를 얻지만 원본과는 어느정도 차이가 발생한다.

아래 설명에서 JFIF( JPEG File Interchange Format)는 JPEG 인코딩을 준수하는 파일을 JIF(JPEG Interchange Format)로 변환하기 위한 format이다.

JFIF는 JFIF Marker들과 JFIF Marker Segment들로 구성된다.

(Segment없이 Marker만 독립적으로 있기도 함.)

우선 파일의 전체적인 틀은 다음과 같다.

JFIF file structure
Segment	Code	Description
SOI	FF D8	Start Of Image를 의미. "FF D8" 고정.
JFIF-APP0	FF E0 s1 s2 4A 46 49 46 00 ...	JFIF APP0 Marker 블럭. (무조건) 아래에서 따로 설명함!
JFXX-APP0	FF E0 s1 s2 4A 46 49 46 00 ...	JFIF extension APP0 marker 블럭. (선택적) 아래에서 따로 설명함!
... 추가적인 marker segments (예를 들어 SOF, DHT, COM 등) 제일 아래 사진 참고.
SOS	FF DA	Start of Scan "FF DA" 고정.
압축된 이미지 데이터
EOI	FF D9	End of Image "FF D9" 고정.

이어 구성 요소를 조금 더 세부적으로 살펴보자.

JFIF APP0 marker는 무조건 존재하며, SOI인 "FF D8"바로 다음에 위치한다.

JFIF APP0 marker segment 구조는 아래와 같다.

JFIF APP0 marker segment
Field	Size (bytes)	Description
App0 marker	2	"FF E0" 고정
Length	2	APP0 필드 길이 ( Length부터 YThunmnail 끝까지의 길이) = 16 + 3 * XThumbnail * YThumbnail
Identifier	5	"4A 46 49 46 00" 고정 "JFIF (null terminated)" 고정 문자열.
JFIF version	2	JFIF의 버전. major revision과 minor revision 각각 1byte차지. "01 02"일 경우 => 1.02 version 으로 해석.
Density units	1	"00" : No units; width:height 비율 = Ydensity:Xdensity "01" : Pixels per inch (2.54 cm) "02" : Pixels per centimeter
Xdensity	2	가로 픽셀 density. 0이면 안됨.
Ydensity	2	세로 픽셀 density. 0이면 안됨.
Xthumbnail	1	맨뒤의 RGB Thumbnail의 가로 픽셀 count. 0도 가능.
Ythumbnail	1	맨뒤의 RGB Thumbnail의 세로 픽셀 count. 0도 가능.
Thumbnail Data	3 * n	Uncompressed 24 bit RGB raster thumbnail data. 8비트가 하나의 색으로, R0, G0, B0, ... , Rn-1, Gn-1, Bn-1 이렇게; n = Xthumbnail * Ythumbnail

JFIF extension APP0 marker segment는 옵셔널하게 존재하며, 존재한다면 APP0 segment 바로 뒤에 이어서 나온다. (1.02버전 이상에서만 지원하며, thumbnail image를 3가지 포멧으로 embed 할 수 있음.)

구조는 아래와 같다.

JFIF extension APP0 marker segment
Field	Size (bytes)	Description
APP0 marker	2	"FF E0" 고정
Length	2	marker를 제외한 extension APP0 세그먼트 길이
Identifier	5	"4A 46 49 46 00" 고정 "JFXX (null terminated)" 고정 문자열
Thumbnail format	1	바로 다음에 오는 embedded thumbnail format. "10" : JPEG format "11" : 1 byte per pixel palettized format "13" : 3 bytes per pixel RGB format
Thumbnail data	variable	Thumbnail format에 따른 데이터.

format에 따른 3가지 Thumbnail은 아래와 같다.

1. "10" : JPEG format

JPEG encoding을 이용해 저장된 Thumbnail
Field	Size (bytes)	Description
SOI	2	"FF D8" 고정
	variable	JIF 포맷이어야함. ( JFIF 또는 JFXX 세그먼트는 포함하면 안됨. )
EOI	2	"FF D9" 고정

2. "11" : 1 byte per pixel palettized format

one byte per pixel을 이용해 저장된 Thumbnail
Field	Size (bytes)	Description
Xthumbnail	1	섬네일 가로 픽셀 카운트. 0이면 안됨.
Ythumbnail	1	섬네일 세로 픽셀 카운트. 0이면 안됨.
Thumbnail palette	768	256 palette entries, 하나가 24 bit RGB color value.
Thumbnail data	n	palette안의 색의 index를 포함하는 One byte per pixel n = Xthumbnail * Ythumbnail

3. "13" : 3 bytes per pixel RGB format

three bytes per pixel을 이용해 저장된 Thumbnail
Field	Size (bytes)	Description
Xthumbnail	1	섬네일 가로 픽셀 카운터. 0이면 안됨.
Ythumbnail	1	섬네일 세로 픽셀 카운터. 0이면 안됨.
Thumbnail data	3 * n	Uncompressed 24 bit RGB raster thumbnail data. (8bits당 컬러 하나) R0,G0,B0, ... , Rn-1,Gn-1,Bn-1 순으로. n = Xthumbnail * Ythumbnail