确定JPEG的颜色空间

Question

我正在编写一个用于确定JPEG图像颜色空间的代码。我发现两个参考文献可能有助于我实现这一点。一个在oracle.com上，另一个是来自ijg.com的C源代码，该网站“负责原始JPEG标准的参考实现”。

然而它们确实不同。例如，在IJG中，如果没有Adobe标记并且有4个通道，则假定为CMYK，但在oracle中则为YCCA。另外，IJG的实现不考虑子采样，而在oracle规格中，对于4通道子采样，其颜色空间为YCCK等等。

此外，在ColorSpace类中还有许多缺失，当我实现oracle逻辑时，我需要指定3个额外的颜色空间，如YCCK、YCCA、RGBA。

还有一点是，我发现JPEG不支持alpha通道中的透明度，这里为什么会有oracle谈论有关JPEG元数据规范的YCCA和RGBA的内容呢？

当使用IJG的逻辑检查图像时，结果告诉我它是CMYK格式（在ubuntu上使用ImageMagick检查图像时也显示为CMYK），但使用Oracle的逻辑却显示为YCCA格式。应该相信谁？为什么Oracle不依赖于原始的JPEG规范？还是有其他我不知道的原因？

- tobi

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你可能想查看Exif（可交换图像文件格式）的规范。如果你会读Perl，那么最常用的工具是Phil Harvey的ExifTool。 - AlexP

ExifTool被广泛认为是黄金标准，我提供的参考资料是后中世纪数字相机所产生的JPEG文件格式的实际官方定义。 - AlexP

从JPEG规范中可以看出：“应用程序相关信息，例如颜色空间，不在本规范的范围内。” - 注意：该标准是在sRGB之前指定的，并且在视频颜色空间发生变化（从Rec.601到Rec.709）期间。 - Giacomo Catenazzi

JPEG颜色模型中颜色的含义取决于提供该JPEG的传输元数据，无论是通过文件、UVC还是其他方式。由于问题中未提及传输方式，因此答案不确定。 - G Huxley

Oracle不是JPEG标准的规范来源，ISO/ITU才是。IJG独立于标准之外，在某个时候，IJG拥有一个被广泛接受的无参考库，直到ITU因为一些专有扩展而要求他们放弃。尽管如此，请不要指望从Oracle那里得到任何理由或者他们做事情的原因，哈哈。如果您想要规范，请参考ITU或ISO。仅供记录：在官方方式下，JPEG不支持A alpha透明通道（如果我没记错，IJG在8版本中添加了支持，但很少有软件支持带有alpha的jpeg）。 - Myndex

Answer 1

在我对旧的JPEG标准发表评论后，我终于找到了答案。在ISO/IEC 10918-6:2013 (E)的第6.1节中：

- 只使用一个分量编码的图像被认为是灰度数据，其中0表示黑色，255表示白色。 - 使用三个分量编码的图像被认为是以YCbCr编码的RGB数据，除非图像包含如6.5.3所指定的APP14标记段，此时颜色编码根据APP14标记段的应用数据被视为RGB或YCbCr。RGB和YCbCr之间的关系如Rec. ITU-T T.871 | ISO/IEC 10918-5中所指定的那样。 - 使用四个分量编码的图像被认为是CMYK格式，其中(0,0,0,0)表示白色，除非图像包含如6.5.3所指定的APP14标记段，此时颜色编码根据APP14标记段的应用数据被视为CMYK或YCCK。CMYK和YCCK之间的关系如第7条中所指定的那样。

如果APP14标记是“Adobe\0”，则AP12具有变换标志。

支持转换标志值0、1和2，解释如下： 0-对于使用四个组件编码的图像，其中所有四个CMYK值都被补充，应支持CMYK；对于使用三个组件编码的图像，即APP14标记未指定应用于图像数据的变换，应支持RGB。 1-使用YCbCr颜色编码的三个组件编码的图像。 2-使用YCCK颜色编码的四个组件编码的图像。

因此，这取决于：应该是CMYK，但如果APP14和AP12具有正确的值，则可能是YCCK。

- Giacomo Catenazzi

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以上似乎完全符合IJG实现（或反之亦然），唯一的例外是它没有提到JFIF标记的存在（尽管这不会影响结果，因为如果存在，JFIF必须具有组件ID 1、2、3和Adobe YCC）。我以前从未阅读过这个文档，所以我喜欢这个答案。 :-) - Harald K

同样的规范对你的回答说：“在没有其他信息或元数据的情况下，例如文件格式、容器或其他打印系统机制，指定图像的颜色或灰度值的解释。”由于提问者没有提及jpeg是如何传输的，因此他们的回答是含糊不清的。 - G Huxley

Answer 2

我一直很难理解你所提到的Oracle文档。从我编写Java ImageIO的JPEG插件的经验来看，正确的做法是遵循IJG的实现。大多数软件都这样做，因此它会在用户中造成最少的混淆（即“为什么我的图像在你的软件和软件X中看起来不同？”）。Sun/Oracle算法在许多情况下与“其他地方”的算法不同。我最终实现了一个稍微不同的算法，考虑到了“额外”的Java颜色空间，但在其他方面非常接近IJG的实现。

// Adapted from libjpeg jdapimin.c:
// Guess the input colorspace
// (Wish JPEG committee had provided a real way to specify this...)
switch (startOfFrame.componentsInFrame()) {
    case 1:
        return JPEGColorSpace.Gray;
    case 2:
        return JPEGColorSpace.GrayA; // Java special case: Gray + Alpha
    case 3:
        if (jfif != null) {
            return JPEGColorSpace.YCbCr; // JFIF implies YCbCr
        }
        else if (adobeDCT != null) {
            switch (adobeDCT.transform) {
                case AdobeDCT.Unknown:
                    return JPEGColorSpace.RGB;
                case AdobeDCT.YCC:
                    return JPEGColorSpace.YCbCr;
                default:
                    // TODO: Warning!
                    return JPEGColorSpace.YCbCr; // assume it's YCbCr
            }
        }
        else {
            // Saw no special markers, try to guess from the component IDs
            int cid0 = startOfFrame.components[0].id;
            int cid1 = startOfFrame.components[1].id;
            int cid2 = startOfFrame.components[2].id;

            if (cid0 == 1 && cid1 == 2 && cid2 == 3) {
                return JPEGColorSpace.YCbCr; // assume JFIF w/out marker
            }
            else if (cid0 == 'R' && cid1 == 'G' && cid2 == 'B') {
                return JPEGColorSpace.RGB; // ASCII 'R', 'G', 'B'
            }
            else if (cid0 == 'Y' && cid1 == 'C' && cid2 == 'c') {
                return JPEGColorSpace.PhotoYCC; // Java special case: YCc
            }
            else {
                // TODO: Warning!
                return JPEGColorSpace.YCbCr; // assume it's YCbCr
            }
        }

    case 4:
        if (adobeDCT != null) {
            switch (adobeDCT.transform) {
                case AdobeDCT.Unknown:
                    return JPEGColorSpace.CMYK;
                case AdobeDCT.YCCK:
                    return JPEGColorSpace.YCCK;
                default:
                    // TODO: Warning!
                    return JPEGColorSpace.YCCK; // assume it's YCCK
            }
        }
        else {
            // Saw no special markers, try to guess from the component IDs
            int cid0 = startOfFrame.components[0].id;
            int cid1 = startOfFrame.components[1].id;
            int cid2 = startOfFrame.components[2].id;
            int cid3 = startOfFrame.components[3].id;

            if (cid0 == 1 && cid1 == 2 && cid2 == 3 && cid3 == 4) {
                return JPEGColorSpace.YCbCrA; // Java special case: YCbCrA
            }
            else if (cid0 == 'R' && cid1 == 'G' && cid2 == 'B' && cid3 == 'A') {
                return JPEGColorSpace.RGBA; // Java special case: RGBA
            }
            else if (cid0 == 'Y' && cid1 == 'C' && cid2 == 'c' && cid3 == 'A') {
                return JPEGColorSpace.PhotoYCCA; // Java special case: YCcA
            }
            else {
                // TODO: Warning!
                // No special markers, assume straight CMYK.
                return JPEGColorSpace.CMYK;
            }
        }

    default:
        throw new IIOException("Cannot determine source color space");
}

- Harald K