检测图片是否cmyk

引入

最近业务上有要求，要求如果是 Jpeg 格式文件，前端在上传的时候要求判断一下这个文件是否 CMYK 颜色模式(color mode/ color space)。这个颜色模式是打印行业需要的。如果不是则禁止上传，并提示用户。

一开始我以为这个应该存储在 exif 文件信息中，去拿一下就好了，但是简单测试发现两个问题:

文件是否携带 exif 信息是不确定的，即便出自设计师导出文件，有可能也是不携带颜色模式信息的。
除此之外，依靠 exif 信息去判断，严格来说，即便携带，也是不准确的，因为这个信息是可以被人为修改的。

经过一番研究，我暂时发现可能有两种方式，去达成目的。但是这篇文章实际不是以解决问题为导向，而是期望尽可能的深入一丢丢。如果急于找到解决方案，直接翻到文章底部查看具体编码实现即可。

什么是 CMYK 颜色模式？

了解 Photoshop 颜色模式 (adobe.com)

CMYK 是一种颜色模式，它表示四种颜色通道：青色（Cyan）、品红色（Magenta）、黄色（Yellow）和黑色（Key，通常表示黑色）。这种颜色模式主要用于印刷和彩色印刷工作中。

以下是 CMYK 颜色模式中各颜色通道的简要介绍：

青色 (Cyan): 表示蓝绿色。在印刷中，它用于调整蓝色和绿色的浓度。
品红色 (Magenta): 表示品红或洋红色。在印刷中，它用于调整红色和蓝色的浓度。
黄色 (Yellow): 表示黄色。在印刷中，它用于调整红色和绿色的浓度。
黑色 (Key): 通常表示黑色。在印刷中，黑色是通过使用黑色油墨单独添加的，以增加图像的深度和对比度。在 CMYK 模式中，K 代表 Key，以避免与蓝色 (B) 冲突。

这四个颜色通道可以叠加在一起以创建各种颜色。通过调整每个通道的浓度，可以实现广泛的颜色表达。CMYK 被广泛用于印刷领域，因为它能够准确地模拟很多颜色，并提供了在印刷过程中需要的色彩控制。

与 RGB（红绿蓝）颜色模式不同，CMYK 是一种适合印刷的颜色模式，因为它更好地反映了油墨混合的方式，并考虑到印刷物质上的光的特性

怎么在web判断一个 jpeg/jpg 文件颜色模式是否 cmyk ?

简单说一下这两种方法，实际上是同一种原理，因为对于一张图片而言，它除了携带有 exif 文件元信息之外，还有文件头信息。

既然不能通过 exif 元信息去判断，那么我们可以通过文件头信息去做判断。

首先，简单测试可以发现，即便一个 cmyk 图片没有 exif 描述元信息标识这是一个 cmyk 颜色模式的图片，但是各种设计类软件都能够标记出来。以ps为例：

但是 exif 信息中是没有的：

甚至一些解析库，就连最基本携带的元信息都没读出来：

stackblitz.com/edit/exif-j...

为什么设计软件可以标记出这个图片是否是 cmyk 颜色模式？

这个问题，我在网上翻了很久，确实是找不到相关文章有阐述设计软件的原理。不过Ai 的回答是这样的，具备一定的参考性：

有朋友找到了记得踢我一脚，这里提前感谢啦~

用 ImageMagic 解析图片文件

什么是 imageMagic ?

ImageMagick 主要由大量的命令行程序组成，而不提供像 Adobe Photoshop、GIMP 这样的图形界面。它还为很多程序语言提供了 API 库。

ImageMagick 的功能包括：

查看、编辑位图文件

进行图像格式转换

图像特效处理

图像合成

图像批处理

ImageMagick 广泛用于图像处理、图形设计、Web 开发等领域。它是许多开源软件项目的重要组成部分，例如 GIMP、Inkscape、Linux 系统中的图像工具等。

ImageMagick 的优势包括：

功能强大，支持多种图像格式和图像处理功能

开放源代码，免费使用

、、可移植性强，支持多种操作系统

@jayce: imageMagic 类似于 ffmpeg, 只不过它专注图像处理

我们可以利用 ImageMagic 的 identify 工具命令去解析图片以查看一些信息：

加上 -verbose 选项可以查看更多详细信息：

bash 复制代码

$ ./magick identify -verbose ./CMYK.jpg
$ ./magick identify -verbose ./RGB.jpg

这些数据是什么？从哪里解析出来的呢？这个需要看一下 jpeg 文件的一些标准文件结构

ISO/IEC 10918-1 和 ISO/IEC 10918-5

这两个文件都是 JPEG 的标准文档，只是不同的部分，wiki 上对二者描述大致是 5 是对 1 的很多细节的展开和补充。是补充规范

JPEG File Interchange Format （JFIF）和 Exif

JFIF（JPEG File Interchange Format）和 EXIF（Exchangeable image file format）是两种与 JPEG 图像相关的标准，但它们具有不同的目的和功能。

JFIF 是一个图片文件格式标准，它被发布于 10918-5，是对 10918-1 的细节补充。

JFIF (JPEG File Interchange Format):
- 目的： JFIF 是一种用于在不同设备和平台之间交换 JPEG 图像的简单格式。它定义了 JPEG 文件的基本结构，以确保文件在不同系统中的一致性和可互操作性。
- 特点： JFIF 文件通常包含了基本的图像数据，但不一定包含元数据信息。它主要关注图像的编码和解码，而不太关心图像的其他详细信息。JFIF 文件通常使用 .jpg 或 .jpeg 扩展名。
EXIF (Exchangeable image file format):
- 目的： EXIF 是一种在数字摄影中广泛使用的标准，用于嵌入图像文件中的元数据信息。这些元数据可以包括拍摄日期、相机型号、曝光时间、光圈值等。EXIF 提供了更丰富的信息，有助于记录和存储与拍摄有关的详细数据。
- 特点： EXIF 数据以二进制格式嵌入在 JPEG 图像中，提供了关于图像和拍摄条件的详细信息。这对于数字相机和其他支持 EXIF 的设备非常有用。EXIF 文件通常使用 .jpg 或 .jpeg 扩展名。

JPEG 文件标准结构语法

jpeg 作为压缩数据结构，是一个非常复杂的数据组织，我们的关注点只在关系到我们想要解决的问题。标准文档 ISO/IEC 10918-1 : 1993(E).中有部分相关说明。

概要：

结构上来说， jpeg 的数据格式由以下几个部分，有序组成： parameters, markers, 以及 entropy-coded data segments, 其中 parameters 和 markers 部分通常被组织到 marker segments, 因为它们都是用字节对齐的代码表，都是由8位字节的有序序列组成。

Parameters

这部分携带有参数编码关键信息，是图片成功被解析的关键。

Markers

Markers 标记用于标识压缩数据格式的各种结构部分。大多数标记开始包含一组相关参数的标记段;有些标记是单独存在的。所有标记都被分配了两个字节的代码

例如 SOI : 从 0xFF,0xD8这两个字节开始，标记为图片文件的文件头开始， SOF0: 从 0xFF, 0xD8这两个字节开始，标记了 "帧" 的开始，它实际上会携带有图片的一些基本信息，例如宽高，以及颜色通道等。这个颜色通道其实也是我们主要需要关注的地方。

下表是完整的标记代码：

@refer:

www.digicamsoft.com/itu/itu-t81... www.digicamsoft.com/itu/itu-t81...

wiki 上也有相关的帧头部字段说明：


Short name	Bytes	Payload	Name	Comments
SOI	0xFF, 0xD8	none	Start Of Image
SOF0	0xFF, 0xC0	variable size	Start Of Frame (baseline DCT)	Indicates that this is a baseline DCT-based JPEG, and specifies the width, height, number of components, and component subsampling (e.g., 4:2:0).
SOF2	0xFF, 0xC2	variable size	Start Of Frame (progressive DCT)	Indicates that this is a progressive DCT-based JPEG, and specifies the width, height, number of components, and component subsampling (e.g., 4:2:0).
DHT	0xFF, 0xC4	variable size	Define Huffman Table(s)	Specifies one or more Huffman tables.
DQT	0xFF, 0xDB	variable size	Define Quantization Table(s)	Specifies one or more quantization tables.
DRI	0xFF, 0xDD	4 bytes	Define Restart Interval	Specifies the interval between RSTn markers, in Minimum Coded Units (MCUs). This marker is followed by two bytes indicating the fixed size so it can be treated like any other variable size segment.
SOS	0xFF, 0xDA	variable size	Start Of Scan	Begins a top-to-bottom scan of the image. In baseline DCT JPEG images, there is generally a single scan. Progressive DCT JPEG images usually contain multiple scans. This marker specifies which slice of data it will contain, and is immediately followed by entropy-coded data.
RSTn	0xFF, 0xDn (n=0..7)	none	Restart	Inserted every r macroblocks, where r is the restart interval set by a DRI marker. Not used if there was no DRI marker. The low three bits of the marker code cycle in value from 0 to 7.
APPn	0xFF, 0xEn	variable size	Application-specific	For example, an Exif JPEG file uses an APP1 marker to store metadata, laid out in a structure based closely on TIFF.
COM	0xFF, 0xFE	variable size	Comment	Contains a text comment.
EOI	0xFF, 0xD9	none	End Of Image

Syntax and structure

整体结构

@refer: www.digicamsoft.com/itu/itu-t81...

@refer: www.digicamsoft.com/itu/itu-t81...

SOF~n~ : 帧开始标记标记帧参数的开始。下标n标识编码过程是基线顺序、扩展顺序、渐进还是无损，以及使用哪种熵编码过程。

在其标准文档中，我们有找到 SOF~n~ 的子字段说明，不过在其他地方，倒是看到了不少描述：

特别是在这里 JPEG File Layout and Format

可以看到，在 SOF~n~ 这个标记中，有一个字段为会指明 components 的数量，它代表的实际上颜色通道，如果是 1，那么就是灰度图，如果是3，那就是RGB，如果是 4 就是 CMYK.

到这里我们就知道了，我们可以读取到这个对应的字节段，从而判断一个图片的颜色模式了。

怎么读取呢？

这篇资料说了明了 Jpeg 文件格式中字节和上述字段的关联关系: Anatomy of a JPEG

注意这篇资料中有一段描述，会影响到我们后续的逻辑判断：

就是 SOF~0~ 是必须的，但是可以被 SOF~n>=1~ 替换。所以在做逻辑判断的时候，后续的也要判断。

我们可以先大概看看一个图片文件的字节流数据长什么样子：(因为所有的字段都是 FF 字节位开头，所以高亮了)

以上页面可以在这里访问： jaycethanks.github.io/demos/DemoP...

但样太不便于阅读了，而且实在太长了。这里有个网站 here，可以将关键的字节段截取出来：

我们主要看这里：

可以看到 components 为 4.

如果是 RGB：

这里就是 3，

如果是灰度图，components 就会是1

EXIF 在哪里？

一个额外的小问题，我们常见的 exif 元信息存储在哪里呢？

其实上面的 Markers 部分给出的表格中也说明了，在 App~n~ 中可以找到 exif 信息，但是wiki 上说的是 App~0~，在这个解析网站中，我们可以看到：

编码实现

有了上述具体的分析，我们就能有大致思路，这里直接给出相关代码：

代码参考 github.com/zengming00/node-jpg-is-cmyk

ts 复制代码

/**
 * @refer https://github.com/zengming00/node-jpg-is-cmyk/blob/master/src/index.ts
 * @refer https://cyber.meme.tips/jpdump/#
 * @refer https://mykb.cipindanci.com/archive/SuperKB/1294/JPEG%20File%20Layout%20and%20Format.htm
 * @refer https://www.ccoderun.ca/programming/2017-01-31_jpeg/
 * 
 * 通过 jpg 文件头判断是否是 CMYK 颜色模式
 * @param { Uint8Array } data 
 */
function checkCmyk(data: Uint8Array) {
    let pos = 0;
    while (pos < data.length) {
        pos++;
        switch (data[pos]) {
            case 0xd8: {// SOI - Start of Image
                pos++;
                break;
            }
            case 0xd9: {// EOI - End of Image
                pos++;
                break;
            }
            case 0xc0: // SOF0 - Start of Frame, Baseline DCT
            case 0xc1: // SOF1 - Start of Frame, Extended Sequential DCT
            case 0xc2: { // SOF2 - Start of Frame, Progressive DCT
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                const compoNum = data[pos + 7];
                if (compoNum === 4) {
                    // 如果components 数量为4， 那么就认为是 cmyk
                    return true;
                }
                pos += len;
                break;
            }
            case 0xc4: { // DHT - Define Huffman Table
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
                break;
            }
            case 0xda: { // SOS - Start of Scan
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
                break;
            }
            case 0xdb: { // DQT - Define Quantization Table
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
                break;
            }
            case 0xdd: { // DRI - Define Restart Interval
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
                break;
            }
            case 0xe0: { // APP0 - Application-specific marker
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
                break;
            }
            case 0xfe: { // COM - Comment
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
                break;
            }
            default: {
                pos++;
                const len = (data[pos] << 8) | data[pos + 1];
                pos += len;
            }
        }
    }
    return false;
}

有没有其他的方法？

既然 imageMagic 这么成熟且强大，我们有办法利用它来做判断吗？

我们可以通过 wasm，在web中去利用这些工具，我找到了 WASM-ImageMagick 这个，但是他的打包好像有些问题 vite 引入的时候会报错，看着好像也没有要修复的意思， issue 里面有老哥自己修改了打包配置进行了修复在这里: image-magick

我们就写的demo测试函数：

ts 复制代码

import * as Magick from '@xn-sakina/image-magick'

export default function (file: File) {
    if (!file) return;
    // 创建FileReader对象
    var reader = new FileReader();
    // 当读取完成时的回调函数
    reader.onload = async function (e) {
        // 获取ArrayBuffer
        var arrayBuffer = e.target?.result as ArrayBuffer;
        if (arrayBuffer) {
            // 将 ArrayBuffer 转换为 Uint8Array
            const sourceBytes = new Uint8Array(arrayBuffer);
            const inputFiles = [{ name: 'srcFile.png', content: sourceBytes }]
            let commands: string[] = ["identify srcFile.png"]
            const { stdout } = await Magick.execute({inputFiles, commands});
            
            // 这里打印一下结果
            console.log('stdout:',stdout[0]) 
    
        }
    };
    // 读取文件为ArrayBuffer
    reader.readAsArrayBuffer(file);
}

ts 复制代码

import isCmyk from '../utils/isCmyk.ts'
const handleFileChange = (e: Event) => {
    const file = (e.target as HTMLInputElement)?.files?.[0]
	isCmyk(file) // 这里文件上传调用一下
......

测试几个文件

可以看到， Gray, RGB, CMYK 检测都可以正常输出，说明可以这么干。

但是这个库，文档写的太乱了。 - -

这个库的大小有 5 m之大 - -， npm 上找了下，目前相关的包，也没有比这个更小的好像。

检测图片是否cmyk

引入

什么是 CMYK 颜色模式？

怎么在web判断一个 jpeg/jpg 文件 颜色模式是否 cmyk ?

为什么设计软件可以标记出这个图片是否是 cmyk 颜色模式？

用 ImageMagic 解析图片文件

ISO/IEC 10918-1 和 ISO/IEC 10918-5

JPEG File Interchange Format （JFIF） 和 Exif

JPEG 文件标准结构语法

概要：

Parameters

Markers

整体结构

Frame Header

怎么读取呢？

EXIF 在哪里？

编码实现

有没有其他的方法？

怎么在web判断一个 jpeg/jpg 文件颜色模式是否 cmyk ?

JPEG File Interchange Format （JFIF）和 Exif