Zobacz metadane EXIF dla każdego zdjęcia PNG48

EXIF (Exchangeable Image File Format) to blok metadanych, takich jak ekspozycja, obiektyw, znaczniki czasu, a nawet dane GPS, które aparaty i telefony osadzają w plikach graficznych. Wykorzystuje do tego system tagów w stylu TIFF, spakowany w formatach takich jak JPEG i TIFF. Jest to niezbędne do wyszukiwania, sortowania i automatyzacji w bibliotekach zdjęć, ale nieostrożne udostępnianie może prowadzić do niezamierzonego wycieku danych (ExifTool i Exiv2 ułatwiają inspekcję).

Na niskim poziomie EXIF ponownie wykorzystuje strukturę katalogu plików obrazów (IFD) formatu TIFF, a w formacie JPEG znajduje się wewnątrz znacznika APP1 (0xFFE1), skutecznie zagnieżdżając mały plik TIFF w kontenerze JPEG (przegląd JFIF; portal specyfikacji CIPA). Oficjalna specyfikacja — CIPA DC-008 (EXIF), obecnie w wersji 3.x — dokumentuje układ IFD, typy tagów i ograniczenia (CIPA DC-008; podsumowanie specyfikacji). EXIF definiuje dedykowany pod-IFD dla danych GPS (tag 0x8825) oraz IFD interoperacyjności (0xA005) (tabele tagów Exif).

Szczegóły implementacji mają znaczenie. Typowe pliki JPEG zaczynają się od segmentu JFIF APP0, po którym następuje EXIF w APP1. Starsze czytniki oczekują w pierwszej kolejności JFIF, podczas gdy nowoczesne biblioteki bez problemu analizują oba formaty (uwagi dotyczące segmentu APP). W praktyce parsery czasami zakładają kolejność lub limity rozmiaru APP, których specyfikacja nie wymaga, dlatego autorzy narzędzi dokumentują specyficzne zachowania i przypadki brzegowe (przewodnik po metadanych Exiv2; dokumentacja ExifTool).

EXIF nie ogranicza się do formatów JPEG/TIFF. Ekosystem PNG ustandaryzował chunk eXIf do przenoszenia danych EXIF w plikach PNG (wsparcie dla tego rozwiązania rośnie, a kolejność chunków w stosunku do IDAT może mieć znaczenie w niektórych implementacjach). WebP, format oparty na RIFF, obsługuje EXIF, XMP i ICC w dedykowanych chunkach (kontener WebP RIFF; libwebp). Na platformach Apple Image I/O zachowuje dane EXIF podczas konwersji do formatu HEIC/HEIF, wraz z danymi XMP i informacjami o producencie (kCGImagePropertyExifDictionary).

Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, w jaki sposób aplikacje odczytują ustawienia aparatu, mapa tagów EXIF jest odpowiedzią: Make, Model,FNumber, ExposureTime, ISOSpeedRatings, FocalLength, MeteringMode i inne znajdują się w głównych oraz podrzędnych IFD EXIF (tagi Exif; tagi Exiv2). Apple udostępnia je za pośrednictwem stałych Image I/O, takich jak ExifFNumber i GPSDictionary. Na Androidzie AndroidX ExifInterface odczytuje i zapisuje dane EXIF w formatach JPEG, PNG, WebP i HEIF.

Orientacja, czas i inne pułapki

Orientacja obrazu zasługuje na szczególną uwagę. Większość urządzeń przechowuje piksele w takiej postaci, w jakiej zostały zarejestrowane, i zapisuje tag informujący przeglądarki, jak je obrócić podczas wyświetlania. Jest to tag 274 (Orientation) z wartościami takimi jak 1 (normalna), 6 (90° zgodnie z ruchem wskazówek zegara), 3 (180°), 8 (270°). Niezastosowanie się do tego tagu lub jego nieprawidłowa aktualizacja prowadzi do obrócenia zdjęć, niedopasowania miniatur i błędów uczenia maszynowego w dalszych etapach przetwarzania (tag orientacji;praktyczny przewodnik). W procesach przetwarzania często stosuje się normalizację, fizycznie obracając piksele i ustawiając Orientation=1(ExifTool).

Rejestracja czasu jest trudniejsza, niż się wydaje. Historyczne tagi, takie jak DateTimeOriginal, nie zawierają informacji o strefie czasowej, co sprawia, że zdjęcia robione za granicą mogą być niejednoznacznie interpretowane. Nowsze tagi dodają informacje o strefie czasowej — np. OffsetTimeOriginal — dzięki czemu oprogramowanie może rejestrować DateTimeOriginal wraz z przesunięciem UTC (np. -07:00) w celu poprawnego porządkowania i geokorelacji (tagi OffsetTime*;przegląd tagów).

EXIF kontra IPTC kontra XMP

EXIF współistnieje, a czasem nakłada się, z metadanymi zdjęć IPTC (tytuły, twórcy, prawa, tematy) oraz XMP, opartym na RDF frameworkiem Adobe, znormalizowanym jako ISO 16684-1. W praktyce poprawnie zaimplementowane oprogramowanie uzgadnia dane EXIF utworzone przez aparat z danymi IPTC/XMP wprowadzonymi przez użytkownika, nie odrzucając żadnego z nich (wskazówki IPTC;LoC o XMP;LoC o EXIF).

Prywatność i bezpieczeństwo

Kwestie prywatności sprawiają, że EXIF staje się kontrowersyjny. Geotagi i numery seryjne urządzeń niejednokrotnie ujawniły wrażliwe lokalizacje. Sztandarowym przykładem jest zdjęcie Johna McAfee z 2012 roku opublikowane przez Vice, w którym współrzędne GPS z danych EXIF rzekomo ujawniły jego miejsce pobytu (Wired;The Guardian). Wiele platform społecznościowych usuwa większość danych EXIF podczas przesyłania, ale implementacje różnią się i zmieniają w czasie. Warto to zweryfikować, pobierając własne posty i sprawdzając je za pomocą odpowiedniego narzędzia (pomoc dotycząca multimediów na Twitterze;pomoc Facebooka;pomoc Instagrama).

Badacze bezpieczeństwa również uważnie obserwują parsery EXIF. Luki w powszechnie używanych bibliotekach (np. libexif) obejmowały przepełnienia bufora i odczyty poza zakresem pamięci, wywołane przez źle sformułowane tagi. Są one łatwe do spreparowania, ponieważ EXIF jest ustrukturyzowanym plikiem binarnym w przewidywalnym miejscu (porady;wyszukiwanie NVD). Należy regularnie aktualizować biblioteki metadanych i przetwarzać obrazy w środowisku izolowanym (piaskownicy), jeśli pochodzą z niezaufanych źródeł.

Praktyczne wskazówki

• Należy świadomie zarządzać informacjami o lokalizacji: wyłącz geotagowanie w aparacie, gdy jest to stosowne, lub usuń dane GPS podczas eksportu. Zachowaj prywatny oryginał, jeśli będziesz potrzebować tych danych później (ExifTool;Exiv2 CLI).
• Normalizuj orientację i znaczniki czasu w procesach przetwarzania, idealnie zapisując fizyczny obrót i usuwając niejednoznaczne tagi (lub dodając OffsetTime*). (Orientacja;OffsetTime*).
• Zachowaj metadane opisowe (prawa autorskie/prawa własności) poprzez mapowanie EXIF↔IPTC↔XMP zgodnie z aktualnymi wskazówkami IPTC i preferuj XMP dla bogatych, rozszerzalnych pól.
• W przypadku formatów PNG/WebP/HEIF sprawdź, czy Twoje biblioteki faktycznie odczytują i zapisują dane w nowoczesnych lokalizacjach EXIF/XMP. Nie zakładaj, że działają one tak samo jak w przypadku JPEG (PNG eXIf;kontener WebP;Image I/O).
• Aktualizuj zależności, ponieważ metadane są częstym celem ataków na parsery (porady dotyczące libexif).

Używany świadomie, EXIF jest kluczowym elementem, który napędza katalogi zdjęć, procesy zarządzania prawami autorskimi i systemy wizji komputerowej. Używany naiwnie, staje się cyfrowym śladem, którego możesz nie chcieć zostawiać. Dobra wiadomość jest taka, że ekosystem — specyfikacje, interfejsy API systemu operacyjnego i narzędzia — daje Ci kontrolę, której potrzebujesz (CIPA EXIF;ExifTool;Exiv2;IPTC;XMP).

Dalsza lektura i odniesienia

• CIPA EXIF DC-008 (portal specyfikacji)
• Odniesienie do tagów ExifTool (EXIF) • Segmenty JPEG APP
• Odniesienie do tagów Exiv2 • Przegląd metadanych
• PNG: pomocniczy chunk eXIf
• Kontener i metadane WebP RIFF
• Apple Image I/O • kCGImagePropertyExifDictionary
• AndroidX ExifInterface
• Metadane zdjęć IPTC
• Adobe XMP (ISO 16684-1)
• Biblioteka Kongresu: format EXIF • Biblioteka Kongresu: XMP
• porady dotyczące bezpieczeństwa libexif • NVD: libexif
• Wired o incydencie z EXIF McAfee