2018年8月DocID030196

Rev1[EnglishRev1]1/341AN4996应用笔记STM32F76/77xxx和STM32H7x3系列微控制器中的硬件JPEG编解码外设引言本应用笔记描述在STM32F76/77xxx和STM32H7x3系列微控制器中如何对JPEG解码/编码应用使用硬件JPEG编解码外设.
STM32F76/77xxx和STM32H7x3系列微控制器嵌入了专用的硬件JPEG编解码外设,它提供了快速又简单的硬件JPEG图像压缩程序和解压程序,具备:JPEG文件头的全面管理能力,完全可编程的霍夫曼表(两个AC表和两个DC表),多达四个可编程量化表,完全可编程最小编码单元(MCU).
硬件JPEG编解码器支持YCbCr或RGB(3个颜色分量)、灰度(1个颜色分量)和CMYK(4个颜色分量)模式的像素输入/输出格式,每个分量的下采样因子完全可编程.

为了充分利用本应用笔记,用户应熟悉:STM32的JPEG编解码外设,如STM32F76/77xxx参考手册(RM0410)所述,该手册可从意法半导体网站www.
st.
com上获得.
STM32的JPEG编解码外设,如STM32H7x3参考手册(RM0433)所述,该手册可从意法半导体网站www.
st.
com上获得.
JPEG压缩标准(JPEGISO/IEC10918-1ITU-T建议T.
81)和JFIF文件格式标准(JPEG文件交换格式).
参考文档STM32F76xxx和STM32F77xxx基于32位MCU的高级Arm参考手册(RM0410),STM32H7x3基于32位MCU的高级Arm参考手册(RM0433),STM32F7系列(STM32CubeF7)和STM32H7系列(STM32CubeH7)的嵌入式软件.
表1.
适用产品类型产品线和部件号微控制器STM32F777BI、STM32F777II、STM32F777NI、STM32F777VI、STM32F777ZI、STM32F7x8系列、STM32F7x9系列STM32H7x3系列www.
st.
com目录AN49962/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]目录1硬件JPEG编解码器概述62不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置72.
1YCbCr色彩空间72.
1.
1YCbCr与RGB之间的相互转换72.
1.
2YCbCr量化表82.
1.
3YCbCr色度下采样和最小编解码单元(MCU)结构112.
1.
4CONFR1寄存器设置132.
1.
5CONFR2寄存器设置142.
1.
6CONFR3寄存器设置152.
1.
7CONFR4-7寄存器设置152.
2灰度色彩空间162.
2.
1RGB至灰度的转换162.
2.
2灰度量化表162.
2.
3CONFR1寄存器设置162.
2.
4CONFR2寄存器设置172.
2.
5CONFR3寄存器设置172.
2.
6CONFR4-7寄存器设置172.
3CMYK色彩空间182.
3.
1CMYK量化表182.
3.
2CONFR1寄存器设置182.
3.
3CONFR2寄存器设置192.
3.
4CONFR3寄存器设置192.
3.
5CONFR4-7寄存器设置193JPEG解码203.
1MCU重排序和转换213.
1.
1在STM32H7x3系列器件上213.
1.
2在STM32F76/77xxx器件上233.
2JPEG解码性能264JPEG编码284.
1JPEG编码性能31DocID030196Rev1[EnglishRev1]3/34AN4996目录35结论326版本历史33表格索引AN49964/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]表格索引表1.
适用产品1表2.
JPEGMCU组织20表3.
STM32CubeH7固件包中JPEG解码示例的列表22表4.
STM32CubeF7固件包中JPEG解码示例的列表.
23表5.
MCU至RGB内部转换函数列表25表6.
STM32H7x3JPEG解码性能26表7.
STM32F76/77xxxJPEG解码性能.
26表8.
JPEG解码性能测量条件27表9.
STM32CubeF7/H7固件包中JPEG编码示例的列表.
29表10.
RGB至MCU内部转换函数列表30表11.
STM32H7x3JPEG编码性能31表12.
STM32F76/77xxxJPEG编码性能.
31表13.
JPEG编码性能测量条件31表14.
文档版本历史33表15.
中文文档版本历史33DocID030196Rev1[EnglishRev1]5/34AN4996图片索引5图片索引图1.
YCbCr/RGB颜色转换7图2.
YCbCr亮度量化表8图3.
YCbCr色度量化表8图4.
量化表的Z形排序顺序9图5.
量化表的Z形扫描顺序9图6.
硬件JPEGQMEMRAM10图7.
色度下采样比例.
12图8.
最小编码单元封装13图9.
JPEG解码流20图10.
JPEG编码流28硬件JPEG编解码器概述AN49966/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]1硬件JPEG编解码器概述硬件JPEG编解码外设符合JPEG标准(JPEGISO/IEC10918-1ITU-T建议T.
81).
它可以解码/编码JPEG压缩图像,每个样本8位.
硬件JPEG编解码外设为熵编解码段(ECS)编码和解码提供硬件加速.
它支持JPEG文件头生成和解析.
硬件JPEG编解码外设还支持JFIF(JPEG文件交换格式),使用事实标准对JPEG图像进行编码.
但是,在这些数据流中找到的所有应用特定的标记段均被忽略.
JPEG编解码器支持最多四个颜色分量、四个量化表和两组DC和AC霍夫曼表.
硬件JPEG编解码器可以灵活地指定要对每个分量使用的量化表和霍夫曼表.

JPEG标准定义的JPEG编码和解码操作按块执行.
JPEG标准将MCU(最小编解码单元)定义为可以编码或解码的最小块数.
在硬件JPEG编解码外设中,MCU的构成是可编程的.
硬件JPEG编解码器可以定义每个MCU中属于特定颜色分量的块数.
每个块是样本的一个8x8数组,每个样本被定义为8位(1个字节).
因此,每个块均是一个64字节数组(每个样本1个字节).
硬件JPEG编解码器支持YCbCr或RGB(3个颜色分量)、灰度(1个颜色分量)和CMYK(4个颜色分量)模式的像素输入/输出格式,每个分量的下采样因子完全可编程.

使用STM32H7x3系列器件进行JPEG解码操作,当输出颜色格式为YCbCr时,Chrom-ArtAccelerator外设(也称为DMA2D)能够将YCbCr块(JPEG解码器的输出)转换为可直接显示的RGB像素.
使用STM32H7x3系列器件进行编码(所有颜色格式)或非YCbCr(灰度或CMYK颜色格式时)颜色格式的解码时,从/至RGB像素的转换不进行硬件加速且必须通过软件执行.

使用STM32F76/77xxx器件进行解码或编码时,YCbCr至RGB的转换不加速且必须通过软件执行.
STM32CubeF7/H7固件包提供包含必要API的专用JPEG实用工具软件,能够执行JPEGMCU块至/从RGB像素的转换(位于\Firmware\Utilities\JPEG目录下).
STM32CubeF7/H7为JPEG编解码外设提供专用HAL(硬件抽象层)驱动程序:STM32CubeF7:stm32f7xx_hal_jpeg.
c/stm32f7xx_hal_jpeg.
hSTM32CubeH7:stm32h7xx_hal_jpeg.
c/stm32h7xx_hal_jpeg.
h本文档适用于基于Arm的器件.
DocID030196Rev1[EnglishRev1]7/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置332不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置2.
1YCbCr色彩空间2.
1.
1YCbCr与RGB之间的相互转换JPEG文件交换格式(JFIF)标准描述了YCbCr与RGB之间的相互转换和色度采样.
JFIF合规文件通常具有如下扩展名:.
jpg、.
jpeg、.
JPG、.
JPEG.
JPEG标准(JPEGISO/IEC10918-1ITU-T建议T.
81)没有定义要对源行图像使用的色彩空间,而JFIF标准则定义了两个可能的色彩空间:灰度(Y亮度)或彩色(YCbCr亮度和色度).
JFIF标准使用YCbCr颜色而不是原始的RGB色彩空间.
该色彩空间能够从给出像素颜色的2个色度分量Cb和Cr中分离出亮度分量(Y),即像素亮度(本质上是灰度信号).
RGB色彩空间与YCbCr之间相互转换的转换矩阵如下:图1.
YCbCr/RGB颜色转换已知人眼对亮度变化比对颜色变化更敏感,可使用YCbCr对两个独立的量化表进行定义,分别用于亮度和色度(Cb和Cr)分量,以便进一步量化色度(至少对于低频率).

不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置AN49968/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]2.
1.
2YCbCr量化表图2和图3所示为JPEG标准提供的样本亮度和色度量化表.
按照标准中的描述,这些表在每个样本8位的亮度和色度图像上给出很好的结果(对于STM32F7/H7硬件JPEG编解码器).
该标准还对这些表格做了如下描述:如果将这些量化值除以2,得到的重构图像与源图像的差异通常难以辨别.
图2.
YCbCr亮度量化表图3.
YCbCr色度量化表请注意,这些表格采用Z形排序.
DocID030196Rev1[EnglishRev1]9/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置33图4和图5提供了Z形排序的顺序.
图4.
量化表的Z形排序顺序图5.
量化表的Z形扫描顺序不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置AN499610/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]STM32CubeF7和STM32CubeH7使用这些默认表格,结合用户质量因子进行编码和解码.

进行编码时,STM32CubeF7/H7JPEGHAL驱动程序允许用户定义百分比质量因子(1%至100%).
然后,按如下方式使用质量因子对以上表格进行比例计算:–当质量处于50%至100%范围内时:scaling_factor=200-2x质量.
–当质量低于50%时:scaling_factor=5000/质量.
因此,当质量设置为100%时,比例因子变为0,然后所有表格条目均变为1(因为为零的条目被系统性地替换为1).
这使得量化损失最小化.
然后,在硬件JPEG编解码器中将量化表编程为专用存储表:QMEM0用于亮度(Y),QMEM1用于色度(Cb和Cr).
在解码时,STM32CubeF7/H7JPEGHAL驱动程序能够按如下方式检索质量.
对于量化表的每个值:–读取量化系数并计算该系数对比参考表中相应值的比例因子(百分比值).

比例=(100xquantization_coefficient)/reference_table_value).
–如果quantization_coefficient=1,则质量为100%.
–否则,如果比例低于100:质量=(200-比例)/2.
–否则,质量=5000/比例.
按照量化表每个系数(共64个系数)的计算质量平均值计算编码质量.
只使用亮度表计算平均质量.
硬件JPEG编解码器的QMEMx内存表用于存储/检索比例量化表(对比参考表).
按Z形顺序访问这些表格.
硬件JPEG编解码器提供RAM"QMEM"区,用于存储/检索最多4个量化表(分别对应于4个颜色分量).
QMEMRAM位于偏移地址0x0050至0x014C.
每个表的大小为64字节(即16个32位字).
图6.
硬件JPEGQMEMRAM对于YCbCr色彩空间,STM32CubeF7/H7JPEGHAL驱动程序默认只使用2个量化表:QMEM0:用于亮度(Y)分量.
64字节位于偏移地址0x0050.
QMEM1:用于色度(Cb和Cr)分量.
64字节位于偏移地址0x0090.
请注意,仅当硬件JPEG编解码器停止时,才能读/写QMEMRAM,即没有正在进行的编码/解码操作(JPEG_CONFR0寄存器的位0"START"设置为0).
DocID030196Rev1[EnglishRev1]11/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置33STM32CubeF7/H7JPEGHAL驱动程序默认对(Y)亮度分量使用图2所示表格,并对Cb和Cr色度分量使用图3所示表格.
JPEGHAL驱动程序还为用户按颜色分量定义量化表提供了可能性(本例中为3个量化表).
如需自定义量化表,用户必须提供3个量化表(每个分量一个量化表).
这些表格分别用于(使用质量因子进行比例计算后)硬件JPEG编解码器的QMEM0至QMEM3RAM表的编程(其中,QMEM2表位于偏移地址0x00D0).
HAL函数"HAL_JPEG_SetUserQuantTables"是用于自定义用户量化表的API.
2.
1.
3YCbCr色度下采样和最小编解码单元(MCU)结构在YCbCr色彩空间中,可以对色度分量进行下采样(信息减少)而不会显著降低视觉质量.

硬件JPEG编解码器允许用户使用JPEG_CONFR4至JPEG_CONFR7寄存器定义水平和垂直采样因子以及每个分量(最多4个分量)的8x8块数.
在文件头解析禁用的情况下进行编码或解码时,这些寄存器用于将每个分量的编码参数通知编解码器.
在文件头解析使能的情况下进行解码时,在JPEG文件头解析完成后由硬件编解码器自动填充这些寄存器,即JPEG_SR寄存器的位6(文件头解析完成标记)变为1.
硬件JPEG编解码器为使用JPEGCONFR4-7寄存器定义任何采样因子和每个分量的8x8块数提供了可能性,寄存器的描述如下.
JPEG编解码器配置寄存器4-7(JPEG_CONFR4-7)地址偏移:0x0010+0x4*i,其中"i"为图像分量0至3复位值:0x0000000031302928272625242322212019181716Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
1514131211109876543210HSF[3:0]VSF[3:0]NB[3:0]QT[1:0]HAHDRWRWRWRWRWRW位31:16Reserved位15:12HSF[3:0]:水平采样因数(HorizontalSamplingFactor)分量i的水平采样因数.
位11:8VSF[3:0]:垂直采样因数(VerticalSamplingFactor)分量i的垂直采样因数.
位7:4NB[3:0]:块数属于MCU中特定颜色的数据单元数减去1.
位3:2QT[1:0]:量化表(QuantizationTable)选择用于分量i的量化表.
位1HA:霍夫曼AC选择用于编码AC系数的霍夫曼表.
位0HD:霍夫曼DC选择用于编码DC系数的霍夫曼表.
不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置AN499612/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]STM32CubeF7/H7JPEGHAL驱动程序允许用户选择以下色度下采样比例之一:4:4:4无色度下采样,保留所有分量Y、Cb和Cr的完整信息.
4:2:2以相当于Y分量一半的比例对Cb和Cr进行水平采样(对于两个水平相邻像素,仅保留一个像素的色度信息).
4:2:0以相当于Y分量一半的比例对Cb和Cr进行水平和垂直采样(对于四个相邻像素,仅保留一个像素的色度信息).
图7.
色度下采样比例然后,将下采样YCbCr像素封装到名为MCU(最小编码单元)的8x8块中.
每个MCU包含:4:4:41个8x8Y块+1个8x8Cb块+1个8x8Cr块共192个字节.
4:2:22个8x8Y块+1个8x8Cb块+1个8x8Cr块共256个字节.
4:2:04个8x8Y块+1个8x8Cb块+1个8x8Cr块共384个字节.
DocID030196Rev1[EnglishRev1]13/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置33图8.
最小编码单元封装以下是YCbCr色彩空间中的JPEG编解码器寄存器设置,具体取决于色度采样.

2.
1.
4CONFR1寄存器设置位31:16YSIZE[15:0]:该字段代表编码/解码图像中的行数.
进行解码时,由硬件JPEG编解码器使用JPEG文件头自动填充该寄存器.
位8HDR:文件头处理:这是选填字段,仅用于解码.
用户可以将该位设置为零以禁用JPEG文件头处理.
这种情况下,必须由用户对其他配置寄存器和量化/霍夫曼表进行编程.
如果上一次解码时使能了文件头解析,则还可以通过硬件进行这些寄存器和表格的编程,前提是下一幅图像(将在文件头解析禁用时解码)具有相同的量化表和霍夫曼表以及相同的尺寸、色彩空间和色度下采样.
位7:6NS[1:0]:在文件头标记段中,该字段代表分量的数量减1.
因此,对于YCbCr色彩空间,将其设置为"2".
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.
位5:4COLORSPACE[1:0]:该字段代表量化表的数量减1.
因此,对于YCbCr色彩空间,将其设置为1,因为YCbCr(一个用于Y亮度,一个用于Cb和Cr色度)需要两个量化表.
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.

CrCbY8x8с不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置AN499614/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]请注意,如果用户选择自定义量化表(为每个分量提供个性化表格),则将该字段设置为3–1=2.
位3DE:解码时设置为1,编码时设置为0.
该字段必须由用户设置,以便选择编码或解码.
位1:0NF[1:0]:该字段代表颜色分量的数量减1.
因此,对于YCbCr色彩空间,将其设置为2.
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.
2.
1.
5CONFR2寄存器设置在CONFR2寄存器中,仅位25:0有用,即NMCU[25:0]字段.
在JPEG图像中,它代表MCU的数量减1.
在文件头解析禁用的情况下进行编码和解码时,对于YCbCr色彩空间,必须将该字段设置如下:NMCU=(hMCU*vMCU)-1其中:hMCU和vMCU分别是每个水平行和垂直列的MCU数.
4:4:4色度采样:hMCU=scaled_Image_width/8vMCU=scaled_Image_Height/8其中:scaled_Image_width代表舍入到8的下一个倍数的图像宽度,scaled_Image_Height代表舍入到8的下一个倍数的图像高度.
4:2:2采样:hMCU=scaled_Image_width/16vMCU=scaled_Image_Height/8其中:scaled_Image_width代表舍入到16的下一个倍数的图像宽度,scaled_Image_Height代表舍入到8的下一个倍数的图像高度.
4:2:0采样:hMCU=scaled_Image_width/16vMCU=scaled_Image_Height/16其中:scaled_Image_width代表舍入到16的下一个倍数的图像宽度,scaled_Image_Height代表舍入到16的下一个倍数的图像高度.
当在文件头解析使能的情况下进行解码时,由硬件填充该字段.
但是,它给出的是完整MCU的数量,即它不考虑行和列结尾处的不完整MCU.
必须使用以上公式获取MCU的准确数量.

DocID030196Rev1[EnglishRev1]15/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置332.
1.
6CONFR3寄存器设置在该寄存器中,仅位15:0有用,即XSIZE[15:0]字段.
它代表每行的像素数.
2.
1.
7CONFR4-7寄存器设置在YCbCr色彩空间中,使用了三个颜色分量:Y表示亮度,Cb表示蓝色色度,Cr表色红色色度.
因此,只使用CONFR4至CONFR6这三个寄存器.
CONFR4寄存器用于亮度(Y)分量.
CONFR5和CONFR6寄存器分别用于Cb和Cr色度分量.

在文件头解析禁用的情况下进行编码或解码时,这些寄存器的所有字段均由用户设置,而在文件头解析使能的情况下进行解码时,由硬件设置.
位15:12HSF[3:0]:该字段代表每个分量的水平采样因子.
它是8x8水平块的数量.
其设置如下:–对于CONFR5和CONFR6,HSF[3:0]字段总是设置为1,因为Cb和Cr分量总是细分为8x8块:每个MCU1个.
–如下所示,CONFR4HSF[3:0]字段的设置取决于色度采样:4:4:4:设置为1,因为每个MCU有1个8x8(Y)块.
4:2:2:设置为2,因为每个MCU有2个水平相邻的8x8(Y)块.
4:2:0:设置为2,因为本例中每个MCU有2个水平相邻的8x8(Y)块(和2个垂直相邻的块,因此VSF字段也设置为2).
位11:8VSF[3:0]:该字段代表每个分量的垂直采样因子.
它是8x8垂直块的数量.
其设置如下:–对于CONFR5和CONFR6,VSF[3:0]字段总是设置为1,因为Cb和Cr分量总是细分为8x8块:每个MCU1个.
–如下所示,CONFR4VSF[3:0]字段的设置取决于色度采样:4:4:4:设置为1,因为每个MCU有1个8x8(Y)块.
4:2:2:设置为1,因为本例中每个MCU只有1个垂直相邻的8x8(Y)块.
4:2:0:设置为2,因为每个MCU有4个8x8(Y)块(2个水平相邻和2个垂直相邻).
位7:4NB[3:0]:该字段代表每个分量的8x8块数量减1.
因此,在YCbCr色彩空间中,对于CONFR5和CONFR6寄存器,将其设置为1,因为Cb和Cr分量总是细分为8x8块:每个MCU1个.
–如下所示,CONFR4NB[3:0]字段的设置取决于色度采样:4:4:4:设置为0,因为每个MCU有1个8x8(Y)块.
4:2:2:设置为1,因为每个MCU有2个8x8(Y)块.
4:2:0:设置为3,因为每个MCU有4个8x8(Y)块.
不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置AN499616/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]位3:2QT[1:0]:该字段代表与给定分量相关的量化表.
–对于CONFR4寄存器,将其设置为0,因为(Y)分量使用QMEM0.
对于CONFR5和CONFR6寄存器,将其设置为1,因为Cb和Cr分量使用相同的QMEM1表.

–请注意,如果用户选择自定义量化表(为每个分量提供一个表),则将CONFR6寄存器的QT[1:0]字段设置为"2",因此Cr分量使用QMEM2量化表.
位1HA[1]和位[2]HD[1]均设置为:–0(对于CONFR4寄存器),因为(Y)分量使用AC霍夫曼表0和DC霍夫曼表0.
–1(对于CONFR5和CONFR6寄存器),因为Cb和Cr分量均使用AC霍夫曼表1和DC霍夫曼表1.

2.
2灰度色彩空间灰度色彩空间只使用一个代表亮度(Y)的颜色分量.
因此,这种情况下色度下采样不适用,MCU总是包含一个8x8(Y)块.
2.
2.
1RGB至灰度的转换可使用以下公式实现从RGB色彩空间至灰度的转换:Y=0.
299xR+0.
587xG+0.
114xB请注意,该公式是图1中(Y)分量的子集.
2.
2.
2灰度量化表由于使用一个分量(即(Y)亮度)代表灰度色彩空间,因此只需要一个量化表.
图3所示表格的使用方式与质量因子和Z形扫描的相同.
然后,使用获得的比例量化表(根据质量因子)填充硬件JPEG编解码器QMEM0表.
以下是灰度色彩空间中的JPEG编解码器寄存器设置.
2.
2.
3CONFR1寄存器设置位7:6NS[1:0]:在JPEG文件头中,该字段代表用于扫描的分量数量减1.
因此,对于灰度色彩空间,将其设置为"0".
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.
位5:4COLORSPACE[1:0]:该字段代表量化表的数量减1.
因此,对于灰度色彩空间,将其设置为"0"(需要1个量化表).
位1:0NF[1:0]:该字段代表颜色分量的数量减1.
因此,对于灰度色彩空间,将其设置为"0".
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.
对于该寄存器的所有其他字段,YCbCr部分所述规则同样适用(YSIZE、HDR和DE字段).

DocID030196Rev1[EnglishRev1]17/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置332.
2.
4CONFR2寄存器设置由于在灰度色彩空间中MCU总是包含8x8(Y)块,因此将NMCU字段设置如下:NMCU=(hMCU*vMCU)-1其中:hMCU和vMCU分别是每个水平行和垂直列的MCU数.
hMCU=scaled_Image_width/8vMCU=scaled_Image_Height/8其中:scaled_Image_width代表舍入到8的下一个倍数的图像宽度,scaled_Image_Height代表舍入到8的下一个倍数的图像高度.
2.
2.
5CONFR3寄存器设置在该寄存器中,仅位15:0有用,即XSIZE[15:0]字段.
它代表每行的像素数.
2.
2.
6CONFR4-7寄存器设置在灰度色彩空间中,仅CONFR4寄存器有用,它代表唯一的(Y)分量的设置.
在灰度色彩空间中,该寄存器的设置与YCbCr4:4:4的情况类似.
即:–HSF[3:0]和VSF[3:0]:均设置为1.
–NB[3:0]:设置为0.
–QT[1:0]:设置为0.
–HA[1]和HD[1]均设置为0.
不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置AN499618/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]2.
3CMYK色彩空间CMYK是用于打印应用的色彩空间.
通过3种颜色(青色、品红色和黄色)和一种定位套版色(即墨水量)表示CMYK图像.
因此,对于JPEG编码/解码,CMYK对应于4个颜色分量.

对于YCbCr,不需要进行分量下采样.
可对全部4个分量使用同一量化表.
对于JPEG编码/解码,CMYKMCU包含4个8x8块,顺序如下:一个8x8青色块、一个8x8品红色块、一个8x8黄色块和最后一个8x8定位套版色块.
因此,MCU的总大小为8x8x4=256字节.
2.
3.
1CMYK量化表可对全部4个分量使用同一量化表.
虽然如此,硬件JPEG编解码器为定义每个分量的单独表格提供了可能性.
STM32CubeF7/H7JPEGHAL驱动程序默认对所有CMYK分量使用图3所示表格.
JPEGHAL驱动程序还为用户按颜色分量定义量化表提供了可能性(本例中为4个量化表).
如需自定义量化表,用户必须提供4个量化表(每个分量一个量化表).
这些表格分别用于对(使用质量因子进行比例计算后)硬件JPEG编解码器的QMEM0至QMEM3RAM表进行编程(其中,QMEM2表位于偏移地址0x00D0,QMEM3表位于偏移地址0x0110).
HAL函数"HAL_JPEG_SetUserQuantTables"是用于自定义用户量化表的API.
质量因子和Z形扫描的方式同样适用.
然后,使用获得的比例量化表(根据质量因子)填充硬件JPEG编解码器QMEM0表(或QMEM0至QMEM3).
以下是CMYK色彩空间中的JPEG编解码器寄存器设置.
2.
3.
2CONFR1寄存器设置位7:6NS[1:0]:在JPEG文件头中,该字段代表用于扫描的分量数量减1.
因此,对于CMYK色彩空间,将其设置为"3".
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.
位5:4COLORSPACE[1:0]:该字段代表量化表的数量减1.
因此,对于CMYK色彩空间,将其设置为默认值"0"(对全部4个分量使用1个量化表).
如果用户选择自定义量化表(为每个分量提供一个表格),则将该字段设置为3(使用4个量化表).
位1:0NF[1:0]:该字段代表颜色分量的数量减1.
对于CMYK色彩空间,将其设置为"3".
在使能了文件头解析的情况下进行解码时,该字段由硬件填充.
对于该寄存器的所有其他字段,YCbCr部分所述规则同样适用(YSIZE、HDR和DE字段).

DocID030196Rev1[EnglishRev1]19/34AN4996不同色彩空间的硬件JPEG编解码器设置332.
3.
3CONFR2寄存器设置在CMYK色彩空间中,NMCU字段设置如下:NMCU=(hMCU*vMCU)-1其中:hMCU和vMCU分别是每个水平行和垂直列的MCU数hMCU=scaled_Image_width/8vMCU=scaled_Image_Height/8其中:scaled_Image_width代表舍入到8的下一个倍数的图像宽度,scaled_Image_Height代表舍入到8的下一个倍数的图像高度.
2.
3.
4CONFR3寄存器设置在该寄存器中,仅位15:0有用,即XSIZE[15:0]字段.
它代表每行的像素数.
2.
3.
5CONFR4-7寄存器设置在CMYK色彩空间中,使用了4个颜色分量.
因此,设置寄存器CONFR4至CONFR7(每个分量一个寄存器).
在文件头解析禁用的情况下进行编码或解码时,这些寄存器的所有字段均由用户设置.
而在文件头解析使能的情况下进行解码时,则由硬件设置.
每个CMYKMCU包含4个8x8块:每个分量1个块:–HSF[3:0]和VSF[3:0]:均设置为1(在CMYK中).
–NB[3:0]:设置为0.
QT[1:0]字段默认设置为0,因此全部4个分量均使用同一量化QMEM0表.
当用户选择每个分量一个表时,分别为寄存器CONFR4至CONFR7将该字段设置为0、1、2和3.
(因此,每个分量将分别使用QMEM0至QMEM3量化表).
HA[1]和HD[1]均设置为0:所有分量均使用相同霍夫曼AC和DC表.
JPEG解码AN499620/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]3JPEG解码硬件JPEG编解码器能够按照JPEG标准(ISO/IEC10918-1)中的规定对JPEG压缩图像进行解码.
它可以解析JPEG文件头并更新编解码器寄存器(CONFR1至CONFR7寄存器)、量化表(QMEM)和霍夫曼表.
图9.
JPEG解码流进行解码时,在MCU块中组织JPEG编解码器输出数据.
MCU包含(图像的)许多8x8块,具体取决于色彩空间和色度采样,详情见前文.
然后,应用必须重新组织这些块,移除色度采样并将颜色转换为RGB,以便显示解码图像.

简而言之,必须按以下方式组织MCU:表2.
JPEGMCU组织色彩空间色度采样MCU组织MCU大小(以字节计)YCbCr4:4:4一个Y8x8块+一个Cb8x8块+一个Cr8x8块1924:2:2两个Y8x8块+一个Cb8x8块+一个Cr8x8块2564:2:0四个Y8x8块+一个Cb8x8块+一个Cr8x8块384灰度N.
A一个Y8x8块64CMYKN.
A一个青色8x8块+一个品红色8x8块+一个黄色8x8块+一个8x8定位套版色块256DocID030196Rev1[EnglishRev1]21/34AN4996JPEG解码33应用可以等待硬件JPEG编解码器结束解码操作并输出所有MCU,然后将这些块转换为RGB像素.
或者,它可以在某些MCU可用后开始MCU至RGB的转换.

在STM32CubeF7/H7中,JPEGHAL驱动程序能够从硬件JPEG编解码器按块(具有用户指定大小)获取输出数据.
当应用需要在输出MCU可用后立即转换MCU时,以及应用必须处理不同色彩空间和色度采样时,建议将输出块大小设置为768字节的倍数.
通过从JPEG编解码器输出按块(包含768字节的倍数)获取数据,可使块中包含完整MCU:根据色彩空间和色度采样,768字节相当于:YCbCr4:4:44个MCUYCbCr4:2:2MCUYCbCr4:2:02个MCU灰度12个MCUCMYK:3个MCU请注意,硬件JPEG编解码器总是输出完整的MCU.
如果原始图像宽度和/或高度不是8或16的倍数(取决于色彩空间和色度采样),则行和/或列末尾的MCU将以空数据结尾(通常为之前像素数据的重复).
在将输出MCU转换为RGB像素时,必须删除这些额外数据.

3.
1MCU重排序和转换3.
1.
1在STM32H7x3系列器件上Chrom-ArtAccelerator外设也称为DMA2D,在STM32H7x3系列器件上实现,提供能够将YCbCrMCU(作为硬件JPEG编解码器的输出)转换为RGB像素并重排序的新特性,全部进行色度上采样.
DMA2D支持的色度采样因子为:4:4:4、4:2:2和4:2:0.
DMA2D能够处理最多2个图层,即前景和背景.
只有在STM32H7x3系列器件上,前景图层才能将YCbCrMCU块转换为RGB像素.
为了配置将YCbCrMCU转换为RGB像素的DMA2D,需要以下寄存器设置:FGPFCCR寄存器:位19:18CSS[1:0]:色度下采样选择–00:4:4:4(无色度下采样)–01:4:2:2–10:4:2:0位3:0CM[3:0]:输入颜色模式选择1011:YCbCrJPEG解码AN499622/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]FGOR寄存器:该寄存器用于选择DMA2D前景输入行偏移地址.
必须按如下方式编程:色度采样4:4:4–如果图像宽度为8个像素的倍数,将FGOR设置为0–否则,FGOR=scaled_Image_width-Image_widthscaled_Image_width是舍入到8的下一个倍数的图像宽度(以像素计).
色度采样4:2:2或4:2:0–如果图像宽度为16个像素的倍数,将FGOR设置为0否则,FGOR=scaled_Image_width-Image_widthscaled_Image_width是舍入到16的下一个倍数的图像宽度(以像素计).
当图像尺寸不是8或16的倍数时,FGOR寄存器的设置能够删除覆盖行末尾区域的MCU中的额外数据.
为了进行像素格式转换,通常必须完成其他DMA2D寄存器配置.
必须通过软件处理其他颜色空间(灰度和CMYK).
下一段描述如何使用STM32CubeF7/H7中提供的JPEG实用工具来执行MCU至RGB的转换.
它适用于STM32F76/77xxx器件(所有色彩空间)和STM32H7x3系列器件(灰度和CMYK).
STM32CubeH7中提供的多个JPEG解码示例显示了如何使用硬件JPEG编解码外设:–使用硬件JPEG编解码外设解码和显示JPEG压缩文件.
Chrom-ArtAccelerator(DMA2D)用于YCbCr至RGB的转换.
–解码并显示MJPEG视频文件:使用硬件JPEG编解码外设和用于YCbCr至RGB转换的Chrom-ArtAccelerator(DMA2D).
表3汇总了STM32CubeH7固件包中提供的JPEG解码示例:表3.
STM32CubeH7固件包中JPEG解码示例的列表示例说明JPEG_DecodingFromFLASH_DMA为了解码并显示保存在内部闪存中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(DMA模式)和用于YCbCr至RGB转换的DMA2D.
JPEG_DecodingUsingFs_DMA为了解码并显示保存在SD卡中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(DMA模式)和用于YCbCr至RGB转换的DMA2D.
JPEG_DecodingUsingFs_Interrupt为了解码并显示保存在SD卡中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(中断模式)和用于YCbCr至RGB转换的DMA2D.
JPEG_DecodingUsingFs_Polling为了解码并显示保存在SD卡中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(轮询模式)和用于YCbCr至RGB转换的DMA2D.
JPEG_MJPEG_VideoDecoding为了解码并显示保存在SD卡中的MJPEG视频文件,可使用硬件JPEG解码器.
使用DMA2D执行YCbCr至RGB的转换.
JPEG_MJPEG_VideoDecodingFromQSPI为了解码并显示保存在外部Quad-SPI闪存中的MJPEG视频文件,可使用硬件JPEG解码器.
使用DMA2D执行YCbCr至RGB的转换.
DocID030196Rev1[EnglishRev1]23/34AN4996JPEG解码333.
1.
2在STM32F76/77xxx器件上使用专用软件层将MCU块转换为可在显示器上显示的RGB像素.
MCU至RGB像素的转换包括色度上采样和YCbCr至RGB的颜色转换.
该软件层可在STM32CubeF7/H7中的\Utilities\JPEG目录下找到.
STM32CubeF7中提供的多个JPEG解码示例显示了如何使用硬件JPEG外设:–使用硬件JPEG编解码外设解码和显示JPEG压缩文件.
通过JPEG实用工具软件执行YCbCr块至RGB像素的转换.
–解码和显示MJPEG视频文件:使用JPEG解码器外设.
通过JPEG实用工具软件执行YCbCr块至RGB像素的转换.
表4汇总了STM32CubeF7固件包中提供的JPEG解码示例:表4.
STM32CubeF7固件包中JPEG解码示例的列表示例说明JPEG_DecodingFromFLASH_DMA为了解码并显示保存在内部闪存中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(DMA模式)和用于YCbCr至RGB转换的JPEG实用工具软件JPEG_DecodingUsingFs_DMA为了解码并显示保存在SD卡中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(DMA模式)和用于YCbCr至RGB转换的JPEG实用工具软件.
JPEG_DecodingUsingFs_Interrupt为了解码并显示保存在SD卡中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(中断模式)和用于YCbCr至RGB转换的JPEG实用工具软件.
JPEG_DecodingUsingFs_Polling为了解码并显示保存在SD卡中的JPEG压缩图像,可使用硬件JPEG解码器(轮询模式)和用于YCbCr至RGB转换的JPEG实用工具软件.
JPEG_MJPEG_VideoDecoding为了解码并显示保存在SD卡中的MJPEG视频文件,可使用硬件JPEG解码器.
通过JPEG实用工具软件执行YCbCr至RGB的转换.
JPEG解码AN499624/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]使用该实用工具解码需要执行下述步骤.
复制用户应用文件夹中的jpeg_utils_conf_template.
h文件并进行如下修改:–将其重命名为"jpeg_utils_conf.
h".
–取消注释include行(#include"stm32fXxx_hal.
h"和#include"stm32fXxx_hal_jpeg.
h)并分别修改为(#include"stm32f7xx_hal.
h"和#include"stm32f7xx_hal_jpeg.
h).
–使用#defineJPEG_RGB_FORMAT选择输出RGB格式ARGB8888、RGB888或RBG565.
–或者,可使用#defineJPEG_SWAP_RB选择红蓝调换(设置为1以调换像素的红蓝顺序)在应用中调用函数JPEG_InitColorTables,以便初始化红色、绿色和蓝色查找表.
该函数能够初始化4个查找表(CR_RED_LUT、CB_BLUE_LUT、CR_GREEN_LUT和CB_GREEN_LUT),用于避免YCbCr至RGB颜色转换过程中的乘法和浮点计算(按照图1所示公式).
应用中只能执行一次该步骤,即使必须执行多次YCbCr至RGB的转换和/或必须转换多幅JPEG图像.
下一步是按照色彩空间和色度采样,通过调用函数JPEG_GetDecodeColorConvertFunc选择YCbCr转换函数.
该函数还根据图像设置(尺寸、色彩空间和色度采样)对必要的内部变量进行初始化.
该函数的参数如下:–JPEG_ConfTypeDef*pJpegInfo:指向包含JPEG图像信息(色彩空间、色度下采样、图像高度和宽度)的JPEG_ConfTypeDef结构的指针.
在通过硬件JPEG编解码器完成JPEG文件头解析后,可在HAL驱动程序回调函数HAL_JPEG_InfoReadyCallbackHAL_JPEG_InfoReadyCallback下找到这些信息.
还可以使用函数HAL_JPEG_GetInfo检索这些信息(在文件头解析后或在JPEG解码操作结束时).
–JPEG_YCbCrToRGB_Convert_Function*pFunction:该参数返回指向函数的指针,该函数用于将JPEG编解码器输出MCU转换为目标图像帧缓冲区中的RGB像素.

–uint32_t*ImageNbMCUs:该参数用于根据图像尺寸、色彩空间和色度采样向用户返回MCU总数.
然后,可以调用转换函数将YCbCrMCU转换为目标RGB帧缓冲区中的RGB像素.
转换函数的参数如下:–uint8_t*pInBuffer:包含许多完整MCU的缓冲区(硬件JPEG编解码器的输出)–uint8_t*pOutBuffer:保存RGB图像的RGB目标缓冲区.
–uint32_tBlockIndex:当前输入缓冲区(pInBuffer)中第一个MCU相对于MCU总数的索引.
–uint32_tDataCount:输入缓冲区(pInBuffer)大小,以字节为单位.
DocID030196Rev1[EnglishRev1]25/34AN4996JPEG解码33–uint32_t*ConvertedDataCount:留作将来使用(用于返回从输入缓冲区转换的字节数).
如果按块转换(不是一次性),转换函数将返回从输入缓冲区转换到输出RGB缓冲区的MCU数量,用于下一次调用该函数时的参数BlockIndex.
表5提供了每个色彩空间的转换函数作为参考.
在"jpeg_utils.
c"源文件中,这些函数以静态实现.
应用无需直接调用这些函数,但需要调用"JPEG_GetDecodeColorConvertFunc()",以便检索对应于给定图像色彩空间和色度采样的函数指针.
MCU块至RGB的转换函数作用于整个MCU并假设图像宽度和高度为8或16的倍数(取决于色彩空间和色度采样).
与此同时,硬件JPEG编解码器总是输出完整MCU,并在转换为RGB像素时使图像尺寸(高度和宽度)为8或16的倍数.
在解码尺寸(宽度和高度)不是8或16的倍数的图像时,为了使用JPEG实用工具层,可使用以下技巧:在调用"JPEG_GetDecodeColorConvertFunc()"之前,根据色彩空间和色度采样,按照如下方式更新结构pJpegInfo的ImageWidth和ImageHeight:–YCbCr4:4:4,CMYK的灰度:将ImageWidth和ImageHeight均舍入到8的下一个倍数.
–YCbCr4:2:2:将ImageWidth舍入到16的下一个倍数,并将ImageHeight舍入到8的下一个倍数.
–YCbCr4:2:0,CMYK的灰度:将ImageWidth和ImageHeight均舍入到16的下一个倍数.
先进行MCU转换.
如上文所述,输出RGB图像的高度和宽度将扩展到8或16的下一个倍数.

表5.
MCU至RGB内部转换函数列表色彩空间色度采样MCU至RGB的转换函数YCbCr4:4:4JPEG_MCU_YCbCr444_ARGB_ConvertBlocks()4:2:2JPEG_MCU_YCbCr422_ARGB_ConvertBlocks()4:2:0JPEG_MCU_YCbCr420_ARGB_ConvertBlocks()灰度N.
AJPEG_MCU_Gray_ARGB_ConvertBlocks()CMYKN.
AJPEG_MCU_YCCK_ARGB_ConvertBlocks()JPEG解码AN499626/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]使用DMA2D将获得的图像修剪为原始尺寸:按照STM32H743xx转换实例进行DMA2D输入行偏移地址(FGOR寄存器)编程.
即:FGOR寄存器:用于选择DMA2D前景输入行偏移地址.
必须按如下方式编程:–YCbCr4:4:4,CMYK的灰度:-FGOR=scaled_Image_width-Image_widthscaled_Image_width是舍入到8的下一个倍数的图像宽度(以像素计).
–色度采样4:2:2或4:2:0:-FGOR=scaled_Image_width-Image_widthscaled_Image_width是舍入到16的下一个倍数的图像宽度(以像素计).
DMA2DFGOR寄存器的设置能够删除由尺寸(高度和宽度)舍入产生的额外像素.
可将DMA2D配置为存储器至存储器或像素的格式转换(以便更改输出图像颜色格式).

3.
2JPEG解码性能下表提供了产品的解码性能:STM32H7x3系列:使用硬件JPEG外设和用于YCbCr至RGB转换的DMA2D.
STM32F76/77xxx:使用硬件JPEG外设和用于YCbCr至RGB转换的软件实用工具.
请注意,这些性能测量值通过位于外部SDRAM上的JPEG缓冲区(RGB和YCbCr)给出.

表6.
STM32H7x3JPEG解码性能产品图像分辨率解码(ms)硬件解码DMA2DYCbCr至RGB的转换总时间STM32H743IVGA:640x4804610(100fps)QVGA:320x24011.
52.
5(400fps)表7.
STM32F76/77xxxJPEG解码性能产品图像分辨率解码(ms)硬件解码软件YCbCr至RGB的转换总时间STM32F769IVGA:640x48042226(38fps)QVGA:320x240156(166fps)DocID030196Rev1[EnglishRev1]27/34AN4996JPEG解码33以上测量在表8中给出的条件下执行.
表8.
JPEG解码性能测量条件产品STM32F76/77xxxSTM32H7x3板STM32F769I_EVALrev.
BSTM32H743I_EVALrev.
BCPU频率200MHz400MHz硬件JPEG编解码器频率200MHz200MHzIDE/编译器面向Arm(7.
80版本)的IAR嵌入式workbench面向Arm(7.
80版本)的IAR嵌入式workbench编译器优化高速高速SDRAM外部存储器参考:IS42S32800G-6BLI时钟频率:100MHz存取:ROW存取(非文件系统存取)参考:IS42S32800G-6BLI时钟频率:200MHz存取:ROW存取(非文件系统存取)JPEG图像分辨率:640x480颜色格式:YCbCr色度采样:4:2:0分辨率:640x480颜色格式:YCbCr色度采样:4:2:0JPEG编码AN499628/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]4JPEG编码硬件JPEG编解码器能够将图像压缩成符合JPEG文件交换格式(JFIF)的JPEG文件,包含必要的文件头和片段.
图10.
JPEG编码流STM32CubeF7/H7中的JPEGHAL驱动程序提供必要的函数用于执行编码操作,包括使用默认的霍夫曼表初始化编解码器.
在编码模式下,预期根据表2中描述的色彩空间和色度采样在MCU块中组织JPEG编解码器输入数据.
应用必须重新组织并将输入RGB像素转换为MCU块.
对于YCbCr色彩空间,还必须进行色度下采样.
硬件JPEG编解码器需要完整的MCU.
如果RGB图像尺寸(高度和宽度)不是8或16的倍数,则必须在行和列的末尾添加额外像素,以便生成由8x8块组成的完整MCU.
然而,在硬件JPEG编解码器寄存器CONFR1和CONFR3中,必须设置原始图像尺寸(在YSIZE和XSIZE字段中).
随STM32CubeF7/H7提供的软件实用工具可用于执行从输入RGB像素至MCU块的必要转换,MCU块可馈给硬件JPEG编解码器.
STM32CubeF7/H7提供的示例显示了如何将RGB图像编码为JPEG压缩文件(使用该软件实用工具进行MCU生成).
示例位于以下目录下:–STM32CubeF7:\Firmware\Projects\STM32F769I_EVAL\Examples\JPEG–STM32CubeH7:\Firmware\Projects\STM32H743I_EVAL\Examples\JPEG表9汇总了可用的编码示例:DocID030196Rev1[EnglishRev1]29/34AN4996JPEG编码33使用JPEG实用工具编码需要执行下述步骤.
复制用户应用文件夹中的jpeg_utils_conf_template.
h文件并进行如下修改:–将其重命名为"jpeg_utils_conf.
h".
–取消注释include行:#include"stm32fXxx_hal.
h"和#include"stm32fXxx_hal_jpeg.
h并分别修改为:-使用STM32CubeF7:#include"stm32f7xx_hal.
h"和#include"stm32f7xx_hal_jpeg.
h.
-使用STM32CubeH7:#include"stm32h7xx_hal.
h"和#include"stm32h7xx_hal_jpeg.
h.
–使用#defineJPEG_RGB_FORMAT选择输出RGB格式ARGB8888、RGB888或RBG565.
–或者,可使用#defineJPEG_SWAP_RB选择红蓝调换(设置为1以调换像素的红蓝顺序)在用户应用中调用函数JPEG_InitColorTables,以便初始化红色、绿色和蓝色查找表.

该函数能够初始化不同的查找表,用于避免颜色转换过程中的乘法和浮点计算(按照图1所示公式).
应用中只能执行一次该步骤,即使必须编码多幅图像.
下一步是按照色彩空间和色度采样选择RGB至YCbCr的转换函数.
这通过调用函数JPEG_GetEncodeColorConvertFunc来完成.
该函数还根据图像设置(尺寸、色彩空间和色度采样)对RGB至YCbCrMCU转换的必要内部变量进行初始化.
该函数的参数如下:–JPEG_ConfTypeDef*pJpegInfo:指向包含图像信息(色彩空间、色度下采样、图像高度和宽度)的JPEG_ConfTypeDef结构的指针.
用户必须填充这些信息用于编码.
–PEG_RGBToYCbCr_Convert_Function*pFunction:该参数返回指向函数的指针,该函数用于将RGB像素转换为MCU.
–uint32_t*ImageNbMCUs:该参数用于根据图像尺寸、色彩空间和色度采样向用户返回MCU总数.
表9.
STM32CubeF7/H7固件包中JPEG编码示例的列表示例说明JPEG_EncodingFromFLASH_DMA为了对保存在内部闪存中的RGB图像进行编码,使用硬件JPEG编解码器(DMA模式)并将得到的JPEG压缩文件保存到SD卡中.
通过JPEG实用工具软件执行RGB至YCbCr的转换(必须在编码之前).
JPEG_EncodingUsingFs_DMA为了对保存在SD中的bmp图像进行编码,使用硬件JPEG编解码器(DMA模式)并将得到的JPEG压缩文件保存到SD卡中.

通过JPEG实用工具软件执行RGB至YCbCr的转换(必须在编码之前).
JPEG编码AN499630/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]然后,可以调用转换函数将输入图像RGB像素转换为YCbCrMCU.
转换函数的参数如下:–uint8_t*pInBuffer:包含要转换为MCU的RGB像素的缓冲区.
由于MCU对应于原始图像的8x8块,因此输入缓冲区必须对应于:-输入RGB图像的8的倍数行(对于YCBCR4:4:4、YCbCr4:2:2、灰度或CMYK).
-输入RGB图像的16的倍数行(对于YCbCr4:2:0).
–uint8_t*pOutBuffer:MCU目标缓冲区.
然后,使用该缓冲区馈给硬件JPEG编解码器.
–uint32_tBlockIndex:当前输入缓冲区(pInBuffer)中第一个MCU相对于MCU总数的索引.
–uint32_tDataCount:输入缓冲区(pInBuffer)大小,以字节为单位.
–uint32_t*ConvertedDataCount:返回从输入缓冲区转换的字节数.
如果按块转换(不是一次性),转换函数将返回从输入缓冲区转换到输出MCU缓冲区的MCU数量,用于下一次调用该函数时的参数BlockIndex.
表10提供了每个色彩空间的转换函数作为参考.
在"jpeg_utils.
c"源文件中,这些函数以静态实现.
应用无需直接调用这些函数,但需要调用"JPEG_GetEncodeColorConvertFunc()",以便检索对应于给定图像色彩空间和色度采样的函数指针.
在使用3种可用模式中的一种开始编码操作之前,必须调用HAL驱动程序函数"HAL_JPEG_ConfigEncoding",以便使用要编码的图像的参数填充硬件JPEG编解码器寄存器:轮询模式:使用HAL驱动程序函数HAL_JPEG_Encode中断模式:使用HAL驱动程序函数HAL_JPEG_Encode_ITDMA模式:使用HAL驱动程序函数HAL_JPEG_Encode_DMA然后,必须将使用转换实用工具函数检索到的MCU用作以上HAL转换函数的输入.

表10.
RGB至MCU内部转换函数列表色彩空间色度采样RGB至MCU转换函数YCbCr4:4:4JPEG_ARGB_MCU_YCbCr444_ConvertBlocks()4:2:2JPEG_ARGB_MCU_YCbCr422_ConvertBlocks()4:2:0JPEG_ARGB_MCU_YCbCr420_ConvertBlocks()灰度N.
AJPEG_ARGB_MCU_Gray_ConvertBlocks()CMYKN.
AJPEG_ARGB_MCU_YCCK_ConvertBlocks()DocID030196Rev1[EnglishRev1]31/34AN4996JPEG编码334.
1JPEG编码性能下面的表格提供了STM32H7x3系列和STM32F76/F77xxx的编码性能:使用硬件JPEG外设和用于RGB至YCbCr转换的软件实用工具.
请注意,这些性能测量值通过位于外部SDRAM上的JPEG缓冲区(RGB和YCbCr)给出.

以上测量在表13中给出的条件下执行.
表11.
STM32H7x3JPEG编码性能产品图像分辨率编码(ms)软件RGB到YCbCr的转换硬件编码总时间STM32H743IVGA:640x48058462(16fps)QVGA:320x24014115(66fps)表12.
STM32F76/77xxxJPEG编码性能产品图像分辨率编码(ms)软件RGB到YCbCr的转换硬件编码总时间STM32F769IVGA:640x4801034107(9fps)QVGA:320x24027128(35fps)表13.
JPEG编码性能测量条件产品STM32F76/77xxxSTM32H7x3板STM32F769I_EVALrev.
BSTM32H743I_EVALrev.
BCPU频率200MHz400MHz硬件JPEG编解码器频率200MHz200MHzIDE/编译器面向Arm(7.
80版本)的IAR嵌入式workbench面向Arm(7.
80版本)的IAR嵌入式workbench编译器优化高速高速SDRAM外部存储器参考:IS42S32800G-6BLI时钟频率:100MHz存取:ROW存取(非文件系统存取)参考:IS42S32800G-6BLI时钟频率:200MHz存取:ROW存取(非文件系统存取)JPEG图像分辨率:640x480颜色格式:YCbCr色度采样:4:2:0分辨率:640x480颜色格式:YCbCr色度采样:4:2:0结论AN499632/34DocID030196Rev1[EnglishRev1]5结论STM32F7/H7硬件JPEG编解码外设为JPEG编码/解码操作提供硬件加速,从而显著提高性能.
相比于使用软件进行JPEG编码/解码(libjpeg示例),它还能减少基于JPEG的应用的固件内存占用量(RAM和ROM).
硬件JPEG编解码器符合JPEG标准(JPEGISO/IEC10918-1ITU-T建议T.
81).
随STM32CubeF7/H7固件包提供软件处理,用于处理YCbCrMCU块与RGB像素之间的相互转换,以便符合JPEG文件交换格式(JFIF).
使用STM32H7x3系列器件,当在YCbCr色彩空间中解码图像时,可使用DMA2D外设为MCU至RGB的转换加速.