4. JPEG 파일 속 들여다 보기

 

이제<그림 1>의 디지털 사진(P1010194.jpg)의 바이트 정보를 파악하여 실제로 어떤 포맷으로 파일이 구성되어 있고, 압축된 정보가 어떻게 저장되어 있는 지 살펴보고자 한다. 사진 데이터의 분석은 울트라에이트(Ultraedit) 소프트웨어를 이용하여 JPEG 파일의 핵사 값들을 읽고, 표준 JPEG 표준 포맷 정의와 비교하면서 진행한다.  

 

Ultraedit 편집기로 JPEG파일을 열면 파일은 0xFFD8로 시작하는 데, 이는 SOI(Start Of Image)를 의미하는 ‘Marker’이다. Marker는 JPEG파일에서 구조를 구분하는 2byte의 값으로 첫 번째 바이트는 0xFF이고 두 번째 바이트는0xC0 ~ 0XFE의 값을 가진다. 0xFF 데이터가 연속으로 있을 때는 더미 데이타를 표현하는 것이고, 마지막 0xFF만을 마커로 인식한다. <표 6>은 주요 마커와 그 값을 정리하였다[1]. 마커 중에서 데이터(payload)가 없는 종류는 단독으로 사용한다. 반면에, 데이터가 있는 마커는 반드시 마커 뒤에 2byte의 데이터 길이 필드가 있다.

Short name	Bytes	Payload	Name
SOI	0xFF, 0xD8	none	Start Of Image
SOF0	0xFF, 0xC0	variable size	Start Of Frame (baseline DCT)
SOF2	0xFF, 0xC2	variable size	Start Of Frame (progressive DCT)
DHT	0xFF, 0xC4	variable size	Define Huffman Table(s)
DQT	0xFF, 0xDB	variable size	Define Quantization Table(s)
DRI	0xFF, 0xDD	4 bytes	Define Restart Interval
SOS	0xFF, 0xDA	variable size	Start Of Scan
RSTn	0xFF, 0xDn (n=0..7)	none	Restart
APPn	0xFF, 0xEn	variable size	APP0 : Exif, APP1 TIFF
COM	0xFF, 0xFE	variable size	Comment
EOI	0xFF, 0xD9	none	End Of Image

              

                  <표 6> JPEG 파일의 마커(marker)의 종류

 

JPEG 파일의 전체 구조는 <그림 20>과 같다. APP0은 <그림 2>에서 보았던 Thumbnail 이미지에 대한 정보이고, <그림 19>의 절차를 따라 인코딩된 데이터는 ESC0 영역에 저장된다.

SOI와 APPn

이제부터 바이트 하나하나를 읽고 확인한다.

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x00	SOI		FF D8	SOI (Start Of Image)
0x02	APP0	JPEG/JFIF	FF E0	0= JFIF, Thumnail 이미지의 파일 포맷을 정의함.
			00 10	JFIF 포맷 데이터의 크기(16bytes : 0x04 ~ 0x13)
			4A 46 49 46 00	“JFIF\0”
			01 01	JFIF version
			00	Density Units: 0
			00 01	Xdensity : 1 (must not be zero)
			00 01	Ydensity : 1 (must not be zero)
			00	Thumbnail의 Y축 픽셀 수: 0
			00	Thumbnail의 Y축 픽셀 수: 0
0x14	APP1	JPEG/Exif[2]	FF E1	1= Exif
0x16		Data length	17 62	Exif 포맷 데이터의 크기, 0x0116 ~ 0x1777까지 Exif 포맷 데이터임.
			45 78 69 66 00 00	“Exif\0\0”,  Null을 2바이트로 표현
0x1E		TIFF파일 헤더	49 49	Byte Order (“II” =little endian) à Exif포맷 파일 내에서는 Little Endian으로 바이트 순서 표시함.
			2A 00	42 (=0x002A)
			08 00 00 00	0th IFD Offset (=0x00000008)

<표 7> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기1

<표 7>에서 APP0을 이용하여 Thumbnail 이미지를 JFIF 파일 형식으로 표현하기 위한 구체 내용이 포함되어 있지 않다. 대신, APP1에서 Exif 파일 형식으로 Thumbnail 이미지를 표현하고 있다. 마커 APP1는 <그림 22>에의 구조와 같은 헤더와 데이터를 구성한다.

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x26		0th IFD	0C 00	Number of Interoperability (=0x000C, 12개)
0x28		Tag Type Count Value offset	0E 01 02 00 20 00 00 00 9E 00 00 00	0x010E à Image Description 0x02 à ASCII 문자 0x00000020 à 32개 ASCII문자로 구성 0x0000009E) à 0x9E+0x1E=0xBC번째 바이트부터 이미지 정보 있음; OLYPUS DIGITAL CAMERA.
		Tag Type Count Value offset	0F 01 02 00 14 00 00 00 BE 00 00 00	0x010F à Make 0x02 à ASCII 문자 0x00000014 à 20개 ASCII문자로 구성 0x000000BE à 0xBE+0x1E=0xDC번째 바이트부터 20개 문자로 된 업체 정보 있음; OLYMPUS CORPORATION’.
0x40		Tag Type Count Value offset	10 01 02 00 11 00 00 00 D2 00 00 00	0x0110 à Model 0x02 à ASCII 문자 0x00000011 à 17개 ASCII 문자로 구성 0x000000D2 à 0xD2 + 0x 1E = 0xF0번째 바이트부터 17개 문자로 된 모델명 정보 있음; X250,D560Z,C350Z.
		Tag Type Count Value	12 01 03 00 01 00 00 00 01 00 00 00	0x0112 à Orientation 0x0300 à SHORT (2bytes) 0x00000001 à 1개 SHORT (총 2바이트) 0x00000001 à offset이 4바이트보다 작으면 offset 영역에 값(=1)이 저장됨. 1 = The 0th row is at the visual top of the image, and the 0th column is the visual left-hand side.
0x58		Tag   Type Count Value offset	1A 01   05 00 01 00 00 00 E3 00 00 00	0x011A à XResolution(the number of pixels per ResolutionUnit) 0x0005 à Rational (2 LONGs) 0x00000001 à 1개 Rational (총 8바이트) 0x000000E3 à 0xE3 + 0x1E = 0x0101번쨰 바이트부터 1개의 8바이트 Rational 변수정보 있음. 0x48÷0x01 = 72dpi (dot per inche)
		Tag   Type Count Value offset	1B 01   05 00 01 00 00 00 EB 00 00 00	0x011B à YResolution (the number of pixels per ResolutionUnit) 0x0005 à Rational (2 LONGs) 0x00000001 à 1개 Rational (총 8바이트) 0x000000EB à 0xEB + 0x1E = 0x0101번쨰 바이트부터 1개의 8바이트 Rational 변수정보(0x00000048, 0x00000001) 있음. 0x48÷0x01 = 72dpi (dot per inche)
0x70		Tag Type Count Value	28 01 03 00 01 00 00 00 02 00 00 00	0x0128 à ResolutionUnt 0x0003 à SHORT(2바이트) 0x00000001 à 1개 SHORT (총 2바이트) 0x00000002 à offset이 4바이트보다 작으면 offset 영역에 값이 저장됨, 2 = inches
		Tag Type Count Value offset	31 01 02 00 08 00 00 00 F3 00 00 00	0x0131 à Software used 0x0002 à ASCII 0x00000008 à 8개 ASCII 문자 (총 8바이트) 0x000000F3 à 0xF3 + 0x1E = 0x0111번째 바이트부터 8개 바이트로 구성된 정보. “v774-75”
0x88		Tag Type Count Value offset	32 01 02 00 14 00 00 00 FB 00 00 00	0x0132 à Date time 0x0002 à ASCII 0x00000014 à 20개 ASCII 문자 (총 20바이트) 0x000000FB à 0xFB + 0x1E = 0x0119번째 바이트부처 20개 바이트로 구성된 정보. “0000:00:00 00:00:00”
		Tag Type Count Value	13 02 03 00 01 00 00 00 02 00 00 00	0x0213 à YCbCrPositioning 0x0002 à SHORT 0x00000001 à 1개 SHORT 변수 (총 2바이트) 0x00000002 à offset이 4바이트보다 작으면 offset 영역에 값이 저장됨.  2 = co-sited
0xA0		Tag Type Count Value offset	69 87 04 00 01 00 00 00 14 02 00 00	0x8769 à Exif IFD Pointer 0x0004 à LONG 0x00000001 à 1개 LONG 변수 (총 4바이트) 0x00000214 à 0x0214+0x1E= 0x232번째 바이트부터 Exif IFD가 시작됨.  Offset 영역에 값이 저장됨.
		Tag Type Count Value	A5 C4 07 00 04 01 00 00 0F 01 00 00	0xC4A5 à ???? 0x0007 à UNDEFINED (1바이트) 0x00000104 à 260개 바이트 0x0000010F à 0x010F + 0x1E = 0x12D번째 바이트부터 260개 바이트의 정보 (0x231번째 바이트까지)
0xB8		Next IFD Offset	0E 08 00 00	1th IFD Offset (=0x0000080E) à 0x080E + 0x001E = 0x082C번쨰 바이트부터 1st IFD가 시작됨.

<표 8> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기2

(Exif파일의 0th IFD)

  

  

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x0232		Exif IFD	22 00	Exif IFD Number (=0x22, 34개)
0x0234		Tag Type Count Value offset	9A 82 05 00 01 00 00 00 B2 03 00 00	0x829A à ExposureTime 0x0005 à Rational, 2 SLONGs 0x00000001 à 2 SLONGS (총 8바이트) 0x0000003B2 à 0x03B2 + 0x1E = 0x3D0번째 바이트부터 8바이트의 정보임. 0x0000000A ÷ 0x00000258 = 10/600
		Tag Type Count Value offset	9D 82 05 00 01 00 00 00 BA 03 00 00	0x829D à FNumber 0x0005 à Rational, 2 SLONGs 0x00000001 à 2 SLONGS (총 8바이트) 0x0000003B3 à 0x03BA + 0x1E = 0x3D8번째 바이트부터 8바이트의 정보임. 0x00000027 ÷ 0x0000000A = 3.9  ????
0x024C		Tag Type Count Value	22 88 03 00 01 00 00 00 02 00 00 00	0x8822 à ExposureProgram 0x0003 à SHORT 0x00000001 à 1개 SHORT 변수(총 2바이트) 0x000000002 à offset이 4바이트보다 작으면 offset 영역에 값(=2)이 저장됨. 2=Normal Program
		Tag Type Count Value offset	27 88 03 00 01 00 00 00 80 00 00 00	0x8827 à ISOSpeedRatings 0x0003 à SHORT 0x00000001 à 1개 SHORT 변수(총 2바이트)  0x000000080) à 0x80 + 0x1E = 0x9E번째 바이트부터 2바이트의 정보임. 0x00
0x0264		Tag Type Count Value	00 90 07 00 04 00 00 00 30 32 32 30	0x9000 à ExifVersion 0x0007 à Undefined (1바이트) 0x00000004 à 4개 바이트   0x30323230 = “0220” (offset영역에 값이 저장됨)
		Tag Type Count Value offset	03 90 02 00 14 00 00 00 C2 03 00 00	0x9003 à DateTimeOriginal 0x0002 à ASCII 0x00000014 à 20개 ASCII 문자(총 20 바이트)   0x000003C2 à 0x03C2 + 0x1E = 0x03E0번째 바이트부터 20바이트의 정보임. “0000:00 00:00 00:00:00”
0x027C		Tag Type Count Value offset	04 90 02 00 14 00 00 00 D6 03 00 00	0x9004 à DateTimeDigitized 0x0002 à ASCII 0x00000014 à 20개 ASCII 문자(총 20 바이트)   0x000003D6 à 0x03D6 + 0x1E = 0x03F4번째 바이트부터 20바이트의 정보임. “0000:00 00:00 00:00:00”
		Tag Type Count Value	01 91 07 00 04 00 00 00 01 02 03 00	0x9101 à ComponentConfiguration 0x0002 à Undefined (1 바이트) 0x00000004 à 4 바이트   0x00030201 à 1: Y, 2:Cb, 3: Cr (offset영역에 값이 저장됨)
0x0294		Tag Type Count Value offset	02 91 05 00 01 00 00 00 EA 03 00 00	0x9102 à CompressedBitsPerPixel 0x0005 à Rational, 2 SLONGs (8 바이트) 0x00000001 à 2개 SLONG 변수 (총8 바이트)   0x000003EA à 0x03EA + 0x1E = 0x408번째 바이트부터 8바이트의 정보임. 0x00000002 ÷ 0x00000001 = 2, ???
		Tag Type Count Value offset	04 92 0A 00 01 00 00 00 F2 03 00 00	0x9204 à ExposureBiasValue 0x000A à SRational, 2 SLONGs (8 바이트) 0x00000001 à 2개 SLONG 변수 (총8 바이트)   0x000003F2) à 0x03F2 + 0x1E = 0x410번째 바이트부터 8바이트의 정보임. 0x00000000 ÷ 0x0000000A = 0, ???
0x02AC		Tag Type Count Value offset	05 92 05 00 01 00 00 00 FA 03 00 00	0x9205 à MaxApertureRatioValue 0x0005 à Rational, 2 LONGs (8 바이트) 0x00000001 à 2개 LONG 변수 (총8 바이트)   0x000003FA à 0x03FA + 0x1E = 0x418번째 바이트부터 8바이트의 정보임. 0x00000028 ÷ 0x0000000A = 4, ???
……			……	……
0x0318		Tag Type Count Value	02 A0 04 00 01 00 00 00 00 08 00 00	0x0A02 à PixelXDimension 0x0004 à LONG (4 바이트) 0x00000001 à 1개 LONG 변수 (총1 바이트)   0x0000800 à 2,048 pixels (offset영역에 값이 저장됨)
0x0324		Tag Type Count Value	03 A0 04 00 01 00 00 00 00 06 00 00	0x0A03 à PixelYDimension 0x0004 à LONG (4 바이트) 0x00000001 à 1개 LONG 변수 (총1 바이트)   0x0000600 à 1,536 pixels (offset영역에 값이 저장됨)
……			……	……

<표 9> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기3 (Exif IFD)

 

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x082C		1st IFD	06 00	Number of Interoperability (=0x0006, 6개)
0x082E		Tag Type Count Value	03 01 03 00 01 00 00 00 06 00 00 00	0x829A à Copression 0x0003 à SHORT (2 바이트) 0x00000001 à 1개 SHORT 변수(총 2바이트) 0x00000006 à 6=JPEC compression , Thumbnails only (offset영역에 값이 저장됨)
……			……	……
0x085E		Tag     Type Count Value	01 02     04 00 01 00 00 00 6C 08 00 00	0x829A à JPEGInterchangeFormat    (Offset to the start byte of JPEG compressed thumbnail data) 0x0003 à LONG (4 바이트) 0x00000001 à 1개 SHORT 변수(총 2바이트) 0x0000086C à 0x086C + 0x1E = 0x088A부터 Thumbnail 데이터 시작 (offset영역에 값이 저장됨)
0x086A		Tag   Type Count Value offset	02 02   04 00 01 00 00 00 EE 0E 00 00	0x0202 à JPEGInterchangeFormatLength                                (JPEG 데이터의 크기) 0x0004 à LONG (2 바이트) 0x00000001 à 1개 LONG 변수(총 4바이트) 0x00000EEE à 3,822바이트,    0x88A ~ 0x1777까지 Thumbnail 이미지 데이터 저장.
0x0876		Next IFD Offset	00 00 00 00	Next IFD가 없음

<표 10> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기4 (1st IFD)

    Thumbnail 사진의 데이터로 <그림 22>에서 보여준 것처럼 SOI, APP0, DQT,…,EOI 등의 독립적인 파일구조를 가진다.

 

<그림 27은>은 APP1 Maker를 이용하여 카메라 업체에서 추가적인 정보를 제공하고 있다.

 

DQT (Quantization Table)

 

DQT(Define Quantization Table) 마커는 이미지에서 사용하는 양자화 상수 테이블을 정의한다. 하나의 DQT 마커는 4개의 양자화 상수 테이블을 지정할 수 있다. <그림 28>

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x189C	DQT		FF DB	Define Quantization Table
0x189E		Data length	00 84	데이터 길이 (0x0084) : 2바이트 + DQT 정보 1바이트 + 2개 양자화 테이블(2*64바이트) à 0x189E ~ 0x1921
0x18A0		양자화 테이블 정보	00	4 lower bit (0) : 테이블 번호는 0 4 higher bit(0) : 양자화 값의 바이트 수는 1byte (0: 1byte, 1: 2byte)
0x18A0		양자화 테이블	03 02 02 08 0A 0A 08 08 0A 08 08 08 08 08 09 08 06 09 09 09 09 07 07 08 06 08 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 0A 07 07 07 08 09 09 09 07 07 0B 0D 0A08 0D 07 08 09 08	8x8 블럭에 대한 0번 양자화 상수 테이블0을 zig-zag로 표현한 값들
0x18E1		양자화 테이블 정보	01	4 lower bit (1) : 테이블 번호는 1 4 higher bit(0) : 양자화 값의 바이트 수는 1byte (0: 1byte, 1: 2byte)
0x18E2			03 04 04 06 05 06 0A 0D 06 06 0A 0D 0D 0B 0E 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D 0D	8x8 블럭에 대한 1번 양자화 상수 테이블을 zig-zag로 표현한 값들

<표 11> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기7(DQT)

 

SOF0 (Start Of Frame 0)

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x1922	SOF0		FF C0	Start Of Frame
0x1924		Data length	00 11	데이터 길이 (0x0011) : 2바이트 + DQT 정보 1바이트 + 2개 양자화 테이블(2*64바이트) à 0x1924 ~ 0x1934
0x1926		Sample Precision	08	컬러 샘플링 정밀도(8bit) à 0~255로 컬러 표현
0x1927		Y축 픽셀 수	06 00	1,536픽셀
0x1929		X축 픽셀 수	08 00	2,048픽셀
0x192B		컬러 Component 수	03	3가지 컬러 성분 표현(Y Cb Cr)
0x192C		Component 번호	01	Y-성분
0x192D		샘플링	22	4 lower bit(2) : X-축 Y 데이터의 샘플링 (H) à 2개 데이터마다 샘플링 4 higher bit(2) : Y-축 Y 데이터의 샘플링(V) à 2개 데이터마다 샘플링 H=2, V=1 : X-축에서 2 데이타 중 1개 샘플링 H=2, V=2 : X-Y축 모두에서 2개 데이타 중 1개를 샘플링
0x192E		양자화 테이블 번호	00	DQT 마커에서 설정한 0번 테이블
0x192F		Component 번호	02	Cb-성분
0x1930		샘플링	11	4 lower bit(1) : X-축 Cb데이터의 샘플링(H) à Downsampling 없음. 4 higher bit(1) : Y-축 Cb 데이터의 샘플링(V) à Downsampling 없음.
0x1931		양자화 테이블 번호	01	DQT 마커에서 설정한 1번 테이블
0x1932		Component 번호	03	Cr-성분
0x1933		샘플링	11	4 lower bit(1) : X-축 Cr 데이터의 샘플링(H) à Downsampling 없음. 4 higher bit(1) : Y-축 Cr 데이터의 샘플링(V) à Downsampling 없음.
0x1934		양자화 테이블 번호	01	DQT 마커에서 설정한 1번 테이블 à Cb와 동일한 테이블 이용함

<표 12> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기8(SOF0)

<표 12>에서 Y성분의 샘플링 정보인 0x22, CbCr의 샘플링 정보인 0x11의 의미는 는 <그림 8>에서 살펴본 채도 샘플링 정의와 비교하면 4:2:0샘플링이다.

	4:2:0		4:2:2
Y의 샘플링 정보	0x22	X-축, Y-축 : Downsampling 없음	0x21	X-축, Y-축 : Downsampling 없음
Cb의 샘플링 정보	0x11	X-축: 데이터 2개마다 샘플링 Y-축: 데이터 2개마다 샘플링	0x11	X-축: 데이터 2개마다 샘플링 Y-축: Downsampling 없음
Cr의 샘플링 정보	0x11	X-축: 데이터 2개마다 샘플링 Y-축: 데이터 2개마다 샘플링	0x11	X-축: 데이터 2개마다 샘플링 Y-축: Downsampling 없음

<표 13> 채도 샘플링 정보

DHT (Huffman Table)

 

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x1935	DHT		FF C4	Huffman table
0x1937		Data length	00 1D	데이터 길이(29byte)
0x1939		테이블 분류	00	4 lower bit(0): table class(0: DC table, 1: AC table) à DC table 4 higher bit(0): 테이블 번호(0~3)
0x193A		Huffman code counts	00 02 02 03 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00	길이가 1bit인 심벌은 각 0개, 길이가 2bit인 심벌은 각 2개, 길이가 3bit인 심벌은 각 2개, 길이가 4bit인 심벌은 각 3개, 길이가 5~7bit인 심벌은 각 1개 길이가 8~16bit인 심벌은 각 0개  à 총 10개의 심벌이 있음.
0x194A		Symbols	01 02 00 03 04 05 06 07 08 09	10개의 심벌을 순서대로 배열 01: 2bit coding, 02: 2bit coding 00: 3bit coding, 03: 3bit coding 04: 4bit coding, 05: 4bit coding 06: 4bit coding, 07: 5bit coding 08: 6bit coding, 09: 7bit coding

<표 14> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기9(DHT)

Huffman table을 보면 각 심벌에 대한 코드는 정의되지 않고, 각 심벌의 코드 길이만 정의하고 있다. Huffman table을 구성하는 순서를 역으로 따라가면 심벌들의 코드 값을 알 수 있다[3]. 즉, 위로부터 밑으로 트리를 만들어가고, 왼쪽에서 오른쪽으로 각 코드 길이를 가지는 노드에 심벌을 부여하는 것이다. 심벌이 부여된 노드는 더 이상 가지를 만들지 않고, 아직 심벌이 부여되지 않은 노드에 대해서만 계속 가지를 만들어 간다.

가지의 왼쪽은 이진수 0, 오른 쪽을 이진수 1로 하면, 트리으로부터 Huffman coding 결과는 <표 14>와 같이 정리된다.

 

Symbol	Coding	Code length
0x00	100	3
0x01	00	2
0x02	01	2
0x03	101	3
0x04	1100	4
0x05	1101	4
0x06	1110	4
0x07	11110	5
0x08	111110	6
0x09	1111110	7

            <표 15> Huffman coding 결과1

 

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x1954	DHT		FF C4	Huffman table
0x1956		Data length	00 51	데이터 길이(81byte)
0x1958		테이블 분류	10	4 lower bit(0): table class(0: DC table, 1: AC table) à AC table 4 higher bit(0): 테이블 번호(0~3)
0x1959		Huffman code counts	00 01 03 02 04 02 05 0A 05 03 02 05 03 02 00 0F	길이가 1bit인 심벌은 각 0개, 길이가 2bit인 심벌은 각 1개, 길이가 3bit인 심벌은 각 3개, 길이가 4bit인 심벌은 각 2개 길이가 5bit인 심벌은 각 4개 길이가 6bit인 심벌은 각 2개 길이가 7bit인 심벌은 각 5개 길이가 8bit인 심벌은 각 10개 길이가 9bit인 심벌은 각 5개, 길이가 10bit인 심벌은 각 3개, 길이가 11bit인 심벌은 각 2개, 길이가 12bit인 심벌은 각 5개 길이가 13bit인 심벌은 각 3개 길이가 14bit인 심벌은 각 2개 길이가 15bit인 심벌은 각 0개 길이가 16bit인 심벌은 각 15개  à 총 62개의 심벌이 있음.
0x1969		Symbols	01 00 02 11 03 21 04 12 31 41 51 61 05 22 71 81 F0 06 13 32 42 52 62 91 A1 B1 D1 07 72 C1 E1 F1 08 23 82 14 C2 33 92 A2 B2 D2 15 43 53 E2 24 F2 34 44 63 73 09 16 17 25 64 18 26 54 93 B3	62개의 심벌을 순서대로 배열 01: 2bit coding, 00: 3bit coding 02: 3bit coding, 11: 3bit coding 03: 4bit coding, 21: 4bit coding 04: 5bit coding, 12: 5bit coding 31: 5bit coding, 41: 5bit coding 51: 6bit coding, 61: 6bit coding 05: 7bit coding, 22: 7bit coding 71: 7bit coding, 81: 7bit coding F0: 7bit coding, 06: 8bit coding 13: 8bit coding, 32: 8bit coding 42: 8bit coding, 52: 8bit coding 62: 8bit coding,  91: 8bit coding A1: 8bit coding, B1: 8bit coding D1: 8bit coding. 07: 9bit coding 72: 9bit coding, C1: 9bit coding E1: 9bit coding,  F1: 9bit coding 08: 10bit coding, 23: 10bit coding 82: 10bit coding, 14: 11bit coding C2: 11bit coding,  33: 12bit coding 92: 12bit coding,  A2: 12bit coding B2: 12bit coding,  D2: 12bit coding 15: 13bit coding, 43: 13bit coding 53: 13bit coding, E2: 14bit coding 24: 14bit coding, F2, 34, 44, 63, 73, 09, 16, 17, 25, 64, 18, 26, 54, 93, B3 : 16bit coding

<표 16> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기10(DHT)

가장 긴 코드의 길이가 16bit이고, 심벌의 수가 62개이기 때문에 수작업으로 각 심벌에 대한 Huffman code를 구하는 것은 복잡하면서 지루한 일이다. JPEGsnoop.exe라는 프로그램을 이용하면 Huffman code를 볼 수 있다.

Symbol	Coding	Code length	Symbol	Coding	Code length
0x00	010	3	0x44	1111111111110010	16
0x01	00	2	0x51	111000	6
0x02	011	3	0x52	11110110	8
0x03	1010	4	0x53	1111111111100	13
0x04	11000	5	0x54	1111111111111100	16
0x05	1110100	7	0x61	111001	6
0x06	11110010	8	0x62	11110111	8
0x07	11111100	8	0x63	1111111111110011	16
0x08	1111111010	10	0x64	1111111111111001	16
0x09	1111111111110101	16	0x71	1110110	7
0x11	100	3	0x72	111111001	9
0x12	11001	5	0x73	1111111111110100	16
0x13	11110011	8	0x81	1110111	8
0x14	11111111010	11	0x82	1111111100	12
0x15	1111111111010	13	0x91	11111000	9
0x16	1111111111110110	16	0x92	111111111001	12
0x17	1111111111110111	16	0x93	1111111111111101	16
0x18	1111111111111010	16	0xA1	11111001	8
0x21	1011	4	0xA2	111111111010	12
0x22	1110101	7	0xB1	11111010	8
0x23	1111111011	10	0xB2	111111111011	12
0x24	11111111111011	14	0xB3	1111111111111110	16
0x25	1111111111111000	16	0xC1	111111010	9
0x26	1111111111111011	16	0xC2	11111111011	11
0x31	11010	5	0xD1	11111011	8
0x32	11110100	8	0xD2	111111111100	12
0x33	111111111000	12	0xE1	111111011	9
0x34	1111111111110001	16	0xE2	11111111111010	14
0x41	11011	5	0xF0	1111000	7
0x42	11110101	8	0xF1	111111100	9
0x43	1111111111011	13	0xF2	1111111111110000	16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

                                            <표 17> Huffman coding 결과2 

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x19A7	DHT		FF C4	Huffman table
0x19A9		Data length	00 1C	데이터 길이(28byte)
0x19AB		테이블 분류	01	4 lower bit(0): table class(0: DC table, 1: AC table) à DC table 4 higher bit(1): 테이블 번호(0~3)
0x19AC		Huffman code counts	00 03 01 01 01 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00	길이가 1bit인 심벌은 각 0개, 길이가 2bit인 심벌은 각 3개, 길이가 3bit인 심벌은 각 1개, 길이가 4bit인 심벌은 각 1개 길이가 5bit인 심벌은 각 1개 길이가 6bit인 심벌은 각 1개 길이가 7bit인 심벌은 각 1개 길이가 8bit인 심벌은 각 1개 길이가 9bit~16bit인 심벌은 각 0개  à 총 9개의 심벌이 있음.
0x19BC		Symbols	00 01 02 03 04 05 06 07 08	9개의 심벌을 순서대로 배열 00: 2bit coding, 01: 2bit coding 02: 2bit coding, 03: 3bit coding 04: 4bit coding, 05: 5bit coding 06: 6bit coding, 07: 8bit coding 08: 8bit coding

<표 18> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기11(DHT)

 

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x19A7	DHT		FF C4	Huffman table
0x19A9		Data length	00 36	데이터 길이(54byte)
0x19AB		테이블 분류	11	4 lower bit(1): table class(0: DC table, 1: AC table) à AC table 4 higher bit(1): 테이블 번호(0~3)
0x19AC		Huffman code counts	00 02 02 02 02 02 03 00 01 03 03 02 05 05 00 03	길이가 1bit인 심벌은 각 0개, 길이가 2bit인 심벌은 각 2개, 길이가 3bit인 심벌은 각 2개, 길이가 4bit인 심벌은 각 2개 길이가 5bit인 심벌은 각 2개 길이가 6bit인 심벌은 각 2개 길이가 7bit인 심벌은 각 3개 길이가 8bit인 심벌은 각 0개 길이가 9bit인 심벌은 각 1개 길이가 10bit인 심벌은 각 3개 길이가 11bit인 심벌은 각 3개 길이가 12bit인 심벌은 각 2개 길이가 13bit인 심벌은 각 5개 길이가 14bit인 심벌은 각 5개 길이가 15bit인 심벌은 각 0개 길이가 16bit인 심벌은 각 3개    à 총 35개의 심벌이 있음.
0x19BC		Symbols	00 01 11 21 02 31 03 41 12 51 04 61 71 22 05 13 32 14 81 91 42 B1 06 15 23 A1 F0 33 52 C1 D1 E1 F1 43 24	9개의 심벌을 순서대로 배열 00: 2bit coding, 01: 2bit coding 11: 3bit coding, 21: 3bit coding 02: 4bit coding, 31: 4bit coding 03: 5bit coding, 41: 5bit coding 12: 6bit coding, 51: 6bit coding 04: 7bit coding, 61: 7bit coding 71: 7bit coding, 22: 9bit coding 05: 10bit coding, 13: 10bit coding 32: 10bit coding, 14: 11bit coding 81: 11bit coding, 91: 11bit coding 42: 12bit coding, B1: 12bit coding 06: 13bit coding, 15: 13bit coding 23: 13bit coding, A1: 13bit coding F0: 13bit coding, 33: 14bit coding 52: 14bit coding, C1: 14bit coding D1: 14bit coding, E1: 14bit coding F1: 16bit coding, 43: 16bit coding 24: 16bit coding

<표 19> Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기12(DHT)

 

SOS (Start Of Scan)

  

Offset	Marker	Fields	데이타	의미
0x19FD	SOS		FF DA	Start Of Scan
0x19FF		Data length	00 0C	데이터 길이(12byte)
0x1A01		Components count	03	컬러 component 수(3): Y, Cb, Cr
0x1A02		Component selector	01	1 = Y
0x1A03		Huffman table selector	00	Lower 4 bit(0): AC Huffman table 번호 Higher 4 bit(0): DC Huffman table 번호
0x1A04		Component selector	02	2 = Cb
0x1A05		Huffman table selector	11	Lower 4 bit(1): AC Huffman table 번호 Higher 4 bit(1): DC Huffman table 번호
0x1A06		Component selector	03	3 = Cr
0x1A07		Huffman table selector	11	Lower 4 bit(1): AC Huffman table 번호 Higher 4 bit(1): DC Huffman table 번호
0x1A08		Scan start position in block	00	0, 0~63범위의 값을 가짐
0x1A09		Scan end position in block	3F	3F, 0~63범위의 값을 가짐
0x1A0A		Successive approximation Bit position	00	lower 4bit : 0~13값을 가짐 higher 4bit : 0~13값을 가짐

<표 20 > Ultraedit 편집기 이용한 P1010194.jpg의 바이너리 정보 보기13(SOS)

 

MCUs(Minimum Coded Units)

0x00001A0B ~ 0x0006313A 범위의 데이터는 MCU들을 Huffman code로 압축한 결과이다. 마지막 2바이트( FF D9)는 EOI(End Of Image) 마커이고 이미지 파일의 끝을 의미한다. MCU 데이터에서0xFF 뒤에 0x00이 오는 경우에는 0xFF가 데이터임을 의미하고, 0x00는 0xFF를 마커로부터 구분해주기 위한 더미 데이터이다.

   MCU 해석은 JPEG 파일의 디코딩을 위한 가장 중요한 과정이다. 하지만, JPEG 관련 기술을 찾아보면서 공부하고, 디지털 사진 하나 분석하다 보니 머리도 뻐근하고 시간도 많이 걸릴 것 같다. 나중에 정현이와 소연이가 각각 대학교에서 공부하고나면 MCU 데이터 해석까지 마무리해서 JPEG 파일을 완전히 디코딩 해주었으면 하는 바램이다.

---

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/JPEG

[2] http://www.exiv2.org/Exif2-2.PDF

[3] http://www.impulseadventure.com/photo/jpeg-huffman-coding.html