高效圖像壓縮：libjpeg-turbo的應用與優勢

一、libjpeg-turbo簡介

libjpeg-turbo是一個基於libjpeg的高性能JPEG壓縮庫，它在壓縮率與速度之間做了平衡，並取得了非常不錯的效果。它採用了SIMD指令集，通過使用從x86、MIPS和ARM架構中挑選出的最優指令，進一步提高了執行效率。

接下來，我們將通過一個代碼示例來體驗它的壓縮速度與壓縮率。

#include 
#include 

void compress(const char *filename_in, const char *filename_out, int quality) {
    struct jpeg_compress_struct cinfo;
    struct jpeg_error_mgr jerr;
    JSAMPROW row_pointer[1];
    int row_stride;
    FILE *infile = fopen(filename_in, "rb");
    unsigned char *buffer;
    if (!infile) {
        printf("can't open %s\n", filename_in);
        return;
    }
    buffer = (unsigned char *)malloc(1 << 20); // 1MB
    if (!buffer) {
        printf("not enough memory\n");
        fclose(infile);
        return;
    }
    fseek(infile, 0, SEEK_END);
    size_t file_size = ftell(infile);
    fseek(infile, 0, SEEK_SET);
    fread(buffer, 1, file_size, infile);
    fclose(infile);

    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
    jpeg_create_compress(&cinfo);
    FILE *outfile = fopen(filename_out, "wb");
    if (!outfile) {
        printf("can't open %s\n", filename_out);
        jpeg_destroy_compress(&cinfo);
        return;
    }
    jpeg_stdio_dest(&cinfo, outfile);

    cinfo.image_width = 3840;
    cinfo.image_height = 2160;
    cinfo.input_components = 3;
    cinfo.in_color_space = JCS_RGB;
    jpeg_set_defaults(&cinfo);
    jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE);
    jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);

    row_stride = cinfo.image_width * 3;
    while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height) {
      row_pointer[0] = & buffer[cinfo.next_scanline * row_stride];
      jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1);
    }

    jpeg_finish_compress(&cinfo);
    fclose(outfile);
    jpeg_destroy_compress(&cinfo);
    printf("%s compressed to %s (quality=%d)\n", filename_in, filename_out, quality);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    compress("test.jpg", "test_compressed.jpg", 80);
    return 0;
}

在上面這段代碼中，我們定義了一個名為compress的函數用於壓縮JPEG文件。我們調用該函數時需要提供三個參數：輸入文件名、輸出文件名和壓縮質量。其中，輸入文件名指的是需要壓縮的JPEG圖片，輸出文件名指的是壓縮完成後的JPEG圖片，壓縮質量則是一個0~100的整數，0表示壓縮質量最差，100表示壓縮質量最好。

在上述示例代碼中，我們將一張分辨率為3840×2160的JPEG圖片進行了80%的壓縮，並輸出到了另一個文件中。當然，我們可以對比不同的壓縮質量所獲得的壓縮率和壓縮時間，以便更好地權衡壓縮質量與速度。

二、libjpeg-turbo的優勢

那麼，為什麼應該選擇使用libjpeg-turbo呢？首先，它顯著提高了壓縮速度，這使得它成為了許多應用場景下的首選。此外，它還允許用戶選擇更高的壓縮率，使得壓縮後的圖片質量更高。

應用libjpeg-turbo還有一個優勢，那就是它可以支持許多操作系統和平台，包括Linux、Windows、Mac OS X和Android等。

下面這段代碼演示了如何在Android平台上使用libjpeg-turbo：

#include 
#include 
#include 

#define LOG_TAG "libjpeg-turbo"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

void compress(const char *filename_in, const char *filename_out, int quality) {
    struct jpeg_compress_struct cinfo;
    struct jpeg_error_mgr jerr;
    JSAMPROW row_pointer[1];
    int row_stride;
    FILE *infile = fopen(filename_in, "rb");
    unsigned char *buffer;
    if (!infile) {
        LOGE("can't open %s", filename_in);
        return;
    }
    buffer = (unsigned char *)malloc(1 << 20); // 1MB
    if (!buffer) {
        LOGE("not enough memory");
        fclose(infile);
        return;
    }
    fseek(infile, 0, SEEK_END);
    size_t file_size = ftell(infile);
    fseek(infile, 0, SEEK_SET);
    fread(buffer, 1, file_size, infile);
    fclose(infile);

    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
    jpeg_create_compress(&cinfo);
    FILE *outfile = fopen(filename_out, "wb");
    if (!outfile) {
        LOGE("can't open %s", filename_out);
        jpeg_destroy_compress(&cinfo);
        return;
    }
    jpeg_stdio_dest(&cinfo, outfile);

    cinfo.image_width = 3840;
    cinfo.image_height = 2160;
    cinfo.input_components = 3;
    cinfo.in_color_space = JCS_RGB;
    jpeg_set_defaults(&cinfo);
    jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE);
    jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);

    row_stride = cinfo.image_width * 3;
    while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height) {
      row_pointer[0] = & buffer[cinfo.next_scanline * row_stride];
      jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1);
    }

    jpeg_finish_compress(&cinfo);
    fclose(outfile);
    jpeg_destroy_compress(&cinfo);
    LOGI("%s compressed to %s (quality=%d)", filename_in, filename_out, quality);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 在Android平台上，可以使用以下代碼來獲取應用的路徑
    // 並將要壓縮的圖片路徑拼接上去

    char *path_to_image = "/data/data/com.example.myapp/files/test.jpg";
    char *path_to_compressed_image = "/data/data/com.example.myapp/files/test_compressed.jpg";

    int quality = 80; // 壓縮質量

    compress(path_to_image, path_to_compressed_image, quality);
    return 0;
}

上述示例代碼展示了在Android平台上使用libjpeg-turbo進行圖片壓縮的方法。通過使用ANRDOID_LOG_INFO和ANDROID_LOG_ERROR宏來輸出調試信息，我們可以更方便地確定在壓縮過程中可能出現的問題所在。

三、總結

本文中，我們詳細闡述了libjpeg-turbo的應用與優勢，並且通過代碼示例演示了如何使用libjpeg-turbo進行高效的圖像壓縮。同時，我們還探討了如何在不同的操作系統和平台上使用libjpeg-turbo。相信這些內容對於開發者們的圖像處理工作有所幫助。