[파일구조] 이미지 확장자 - JPEG

JPEG 파일구조는 Joint Photographic Experts Group의 줄임말로, 이미지 압축형식 파일 확장자입니다.

 

JPEG의 common segment (=signature)는 ff d8이며,

포토샵 등 편집 프로그램으로 생성/수정 된 파일은 FF D8 FF E0

핸드폰 카메라, DSLR 등 카메라로 찍은 파일은 FF D8 FF E1이 segment로 정해집니다.

하지만 common segment를 제외한 뒤의 2byte 값은 조건에 따라 바뀔 수 있습니다.

이유는 아래에서 설명합니다.

 

 

JFIF vs Exif

 

Reference: https://velog.io/@nurungg/JPEG-image-format

JPEG 이미지 포맷

 

우선 우리가 JPEG에 대하여 알기 위해서는 JPEG가 저장되는 형식을 알아야 합니다.

 

본래 JPEG는 JIF형태로 저장되었습니다. 하지만 최근에는 JIF가 발전한 여러 형태로 사용되는데, 이가 바로 JFIF나 Exif입니다.

둘 모두 JIF의 확장 형태인데, 각각 APP0 / APP1이라는 mark segment를 사용하여 application-specific 데이터를 담습니다.

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mark segment (=marker):

통상적으로 marker라고 하며, 뒤에 특정한 내용이 있음을 표시해주는 단어 정도로 이해하면 됩니다. 실제 파일에 이 marker명이 바로 적히진 않고, 특정 HEX값을 보고 marker라고 합니다. 뒤에 어떤 내용이 나올지에 대한 개요가 된다고 보시면 됩니다. (인터넷 등에 정확한 설명이 없어서 이해한대로 작성했습니다.) 

JPEG 파일을 이루는 블록의 시작을 나타냅니다. 각 블록의 시작부분은 marker가 있으며, marker의 값은 항상 고정되어있으므로 이를 기준으로 데이터를 분류합니다.

 

application-specific:

어플리케이션에서 참고할 수 있는 이 파일에 대한 상세 내용을 말합니다. 촬영일, 촬영장치, 제조사 등의 내용이 해당됩니다.

 

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JFIF는 이미지 편집 소프트웨어에서 다수 사용되는 포맷으로, JIF의 확장 버전이자 여러 metadata를 함께 저장할 수 있습니다. 따라서 여러 플랫폼, 애플리케이션에 호환이 가능합니다.

 

Exif는 카메라 산업계에서 표준적으로 사용되는 포맷이고, 카메라 등으로 촬영하면 이로 저장됩니다.

 

JFIF와 Exif관련 내용을 먼저 다루는 이유는 JPEG가 두개의 데이터를 모두 담기 때문인데,

각 방식은 자신들이 사용하는 mark segment를 먼저 저장하려고 합니다.

 

따라서 만약 이미지 편집 소프트웨어에서 JPEG파일을 저장한다면 JFIF가 먼저 저장됩니다. 따라서 FF D8 FF E0순으로 파일 HEX가 저장됩니다.

마찬가지로 만약 카메라에서 사진을 찍어 JPEG으로 저장한다면 Exif가 먼저 저장됩니다. 따라서 FF D8 FF E1순으로 파일 HEX가 저장됩니다.

=> 반드시 이런 것은 아닙니다. 제조사마다, 촬영하는 조건마다 달라질 수 있습니다.

 

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파일 구조

 

Reference: https://yebig.tistory.com/200

JPEG(2) - JFIF

 

전체적인 파일구조는 다음과 같습니다:

 

 

SOI	이미지의 시작 (Start Of Image)
APPn	application-specific (n: 0~15) (통상적으로 APP0이 먼저, 이후 APPn들이 따라오지만, APP1이 먼저올 수도 있음)
DQT	양자화 테이블 (Define Quantization Tables)
SOF	(Start Of Frame)
DHT	(Define Huffman Tables)
SOS	(Start Of Scan)
-Scan Data-	스캔 데이터
EOI	(End Of Image)

 

 

 

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1. SOF

 

파일의 시작을 나타내는 것으로, 앞에서 말한 common segment입니다.

 

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FF D8

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2. JFIF

 

 

 

JFIF는 아래에서 설명할 Exif와 저장순서가 바뀔 수 있습니다.

촬영하는 조건, 기기 등에 따라 다를 수 있습니다.

필자는 아래 조건에서 촬영한 사진을 기준으로 설명합니다

 

기종: 갤럭시 S8

앱: SNOW

 

SOI 다음에는 보통 JFIF가 옵니다.

JFIF값은 이론상 항상 필수적으로 들어갑니다. 이론상으로는 FF E0가 항상 

JFIF의 구조는 다음과 같습니다:

 

이름	크기 (단위: byte)	설명
APP0	2	JFIF Marker. 값 고정: FF E0
length	2	JFIF Marker를 제외한 JFIF 전 구조의 길이.
fixed identifier	5	가시적 표현. 값 고정: 4A 46 49 46 00 (="JFIF\0")
version	2	JFIF 버전. 순서대로 Major Version | Minor Version 번호를 나타냄
density unit	1	썸네일 해상도 단위. 0: 단위 X. 가로:세로 비율 = 아래 2개 필드값으로 지정 1: pixel per inch 2: pixel per centimeter
Xdensity	2	가로 해상도 ( != 0 )
Ydensity	2	세로 해상도 ( != 0 )
Xthumbnail	1	썸네일 가로 길이
Ythumbnail	1	썸네일 세로 길이
Thumbnail	가변	미리보기 이미지. 픽셀데이터

 

썸네일이 우리에게 친숙하지는 않은데, 쉽게 말하면 미리보기 이미지 입니다.

썸네일은 보통 우리가 파일탐색기나 파인더에서 보는 이미지 파일 아이콘입니다.

하지만 썸네일은 있을수도, 없을수도 있기 때문에 만약 없다면 운영체제에서 사진 데이터를 줄여서 대신 표시해주거나, 기본 이미지를 표시합니다.

썸네일 이미지를 확인하고 싶다면 아래 링크를 참고하세요:

https://www.dcode.fr/exif-thumbnail

Thumbnail EXIF Extractor - Online Reader/Viewer

 

 

2-1. JFIF Extension APP0 marker segment (=JFXX)

 

선택적으로 파일에 존재하는 JFXX는 존재할 경우 항상 JFIF APP0뒤에 붙어서 존재하며, 아래와 같은 형식으로 작성됩니다:

 

이름	크기 (단위: byte)	설명
APP0	2	JFXX Marker. 값 고정: FF E0
length	2	JFXX Marker를 제외한 JFIF Extension 전 구조의 길이.
fixed identifier	5	가시적 표현. 값 고정: 4A 46 49 46 00 (="JFIF\0")
version	2	JFIF 버전. 순서대로 Major Version | Minor Version 번호를 나타냄
density unit	1	썸네일 해상도 단위. 0: 단위 X. 가로:세로 비율 = 아래 2개 필드값으로 지정 1: pixel per inch 2: pixel per centimeter
Xdensity	2	가로 해상도 ( != 0 )
Ydensity	2	세로 해상도 ( != 0 )
Xthumbnail	1	썸네일 가로 길이
Ythumbnail	1	썸네일 세로 길이
Thumbnail	가변	미리보기 이미지. 픽셀데이터

 

 

 

 

 

 

추가 데이터 유무	값	상징	설명
추가 데이터 없음	FF D0 ~ FF D7	RST0~RST7	Restart Marker: DRI Marker에서 정의된 값을 기준으로 스캔 데이터 안에서 반복적으로 놓이며, 손상된 JPEG를 최대한 복원하기 위해 사용
	FF D8	SOI	이미지의 시작
	FF D9	EOI	이미지의 끝
추가 데이터 있음	FF C0 ~ FF C2	SOF0~SOF2
	FF C4	DHT
	FF DA	SOS
	FF DB	DQT
	FF DD	DRI
	FF E0 ~ FF EF	APP0~APP15	어플리케이션 상세 데이터 (Application Specific Data)
	FF FE	COM	주석 (Comment)

<표2> JFIF 마커

 

위는 JFIF에서 보통 사용하는 marker입니다. 참고만 하시면 됩니다.

 

 

--- Update Point: 2021.03.27 18:27:40

[미완성 게시물 입니다. 추후 업데이트 됩니다]