Просмотр EXIF-данных PNG48

EXIF (Exchangeable Image File Format) — это блок, содержащий метаданные о съемке, такие как экспозиция, объектив, временные метки и даже GPS, который камеры и телефоны встраивают в файлы изображений. Он использует систему тегов в стиле TIFF, упакованную в такие форматы, как JPEG и TIFF. Это необходимо для поиска, сортировки и автоматизации в фотобиблиотеках, но неосторожное обращение может привести к непреднамеренной утечке данных (ExifTool и Exiv2 упрощают проверку).

На низком уровне EXIF повторно использует структуру каталога файлов изображений (IFD) формата TIFF и в JPEG находится внутри маркера APP1 (0xFFE1), эффективно вкладывая небольшой файл TIFF в контейнер JPEG (обзор JFIF; портал спецификаций CIPA). Официальная спецификация — CIPA DC-008 (EXIF), в настоящее время версии 3.x — документирует компоновку IFD, типы тегов и ограничения (CIPA DC-008; краткое изложение спецификации). EXIF определяет выделенный подкаталог GPS (тег 0x8825) и IFD взаимодействия (0xA005) (таблицы тегов Exif).

Детали реализации имеют значение. Типичные JPEG-файлы начинаются с сегмента JFIF APP0, за которым следует EXIF в APP1. Старые программы чтения ожидают сначала JFIF, в то время как современные библиотеки без проблем анализируют оба формата (примечания к сегменту APP). На практике, парсеры иногда предполагают порядок или ограничения размера APP, которые не требуются спецификацией, поэтому разработчики инструментов документируют специфические особенности и крайние случаи (руководство по метаданным Exiv2; документация ExifTool).

EXIF не ограничивается JPEG/TIFF. Экосистема PNG стандартизировала фрагмент eXIf для переноса данных EXIF в файлы PNG (поддержка растет, и порядок фрагментов относительно IDAT может иметь значение в некоторых реализациях). WebP, формат на основе RIFF, размещает EXIF, XMP и ICC в выделенных фрагментах (контейнер WebP RIFF; libwebp). На платформах Apple Image I/O сохраняет данные EXIF при преобразовании в HEIC/HEIF вместе с данными XMP и информацией о производителе (kCGImagePropertyExifDictionary).

Если вы когда-нибудь задавались вопросом, как приложения определяют настройки камеры, карта тегов EXIF — это ответ: Make, Model,FNumber, ExposureTime, ISOSpeedRatings, FocalLength, MeteringMode и другие находятся в основном и EXIF-подиректориях (теги Exif; теги Exiv2). Apple предоставляет их через константы Image I/O, такие как ExifFNumber и GPSDictionary. На Android AndroidX ExifInterface читает и записывает данные EXIF в форматах JPEG, PNG, WebP и HEIF.

Ориентация, время и другие подводные камни

Ориентация изображения заслуживает особого упоминания. Большинство устройств хранят пиксели «как снято» и записывают тег, сообщающий программам просмотра, как их поворачивать при отображении. Это тег 274 (Orientation) со значениями 1 (нормальное), 6 (90° по часовой стрелке), 3 (180°), 8 (270°). Несоблюдение или некорректное обновление этого тега приводит к перевернутым фотографиям, несоответствию миниатюр и ошибкам машинного обучения на последующих этапах обработки (тег ориентации;практическое руководство). В процессах обработки данных часто применяется нормализация, физически поворачивая пиксели и устанавливая Orientation=1(ExifTool).

Учет времени сложнее, чем кажется. Исторические теги, такие как DateTimeOriginal, не имеют часового пояса, что делает съемку в разных странах неоднозначной. Более новые теги добавляют информацию о часовом поясе, например, OffsetTimeOriginal, чтобы программное обеспечение могло записывать DateTimeOriginal плюс смещение UTC (например, -07:00) для точного упорядочения и геокорреляции (теги OffsetTime*;обзор тегов).

EXIF, IPTC и XMP

EXIF сосуществует — а иногда и пересекается — с метаданными фотографий IPTC (заголовки, авторы, права, темы) и XMP, основанной на RDF платформой Adobe, стандартизированной как ISO 16684-1. На практике правильно реализованное программное обеспечение согласовывает данные EXIF, созданные камерой, с данными IPTC/XMP, введенными пользователем, не отбрасывая ни один из них (руководство IPTC;LoC о XMP;LoC о EXIF).

Конфиденциальность и безопасность

Вопросы конфиденциальности делают EXIF спорной темой. Геотеги и серийные номера устройств неоднократно раскрывали конфиденциальные местоположения; известным примером является фотография Джона Макафи в Vice 2012 года, где, как сообщается, координаты GPS EXIF раскрыли его местонахождение (Wired;The Guardian). Многие социальные платформы удаляют большую часть EXIF при загрузке, но реализации различаются и меняются со временем. Рекомендуется проверять это, загружая свои собственные сообщения и проверяя их с помощью соответствующего инструмента (справка по медиа в Twitter;справка Facebook;справка Instagram).

Исследователи безопасности также внимательно следят за парсерами EXIF. Уязвимости в широко используемых библиотеках (например, libexif) включали переполнение буфера и чтение за пределами границ, вызванные неправильно отформатированными тегами. Их легко создать, поскольку EXIF представляет собой структурированный двоичный файл в предсказуемом месте (рекомендации;поиск NVD). Важно обновлять свои библиотеки метаданных и обрабатывать изображения в изолированной среде (песочнице), если они поступают из ненадежных источников.

Практические советы

• Осознанно управляйте информацией о местоположении: отключайте геотегирование камеры, когда это необходимо, или удаляйте данные GPS при экспорте. Сохраняйте частный оригинал, если вам понадобятся данные позже (ExifTool;Exiv2 CLI).
• Нормализуйте ориентацию и временные метки в процессах обработки, в идеале записывая физическое вращение и удаляя неоднозначные теги (или добавляя OffsetTime*). (Ориентация;OffsetTime*).
• Сохраняйте описательные метаданные (кредиты/права), сопоставляя EXIF↔IPTC↔XMP в соответствии с текущими рекомендациями IPTC и предпочитая XMP для богатых, расширяемых полей.
• Для PNG/WebP/HEIF убедитесь, что ваши библиотеки действительно читают и записывают данные в современных местоположениях EXIF/XMP; не предполагайте паритет с JPEG (PNG eXIf;контейнер WebP;Image I/O).
• Обновляйте зависимости, так как метаданные — частая цель атак на парсеры (рекомендации по libexif).

При разумном использовании EXIF — это ключевой элемент, который обеспечивает работу фотокаталогов, рабочих процессов по правам и конвейеров компьютерного зрения. При наивном использовании — это цифровой след, который вы, возможно, не хотели бы оставлять. Хорошая новость: экосистема — спецификации, API ОС и инструменты — дает вам необходимый контроль (CIPA EXIF;ExifTool;Exiv2;IPTC;XMP).

Дополнительная литература и ссылки

• CIPA EXIF DC-008 (портал спецификаций)
• Справочник тегов ExifTool (EXIF) • Сегменты JPEG APP
• Справочник тегов Exiv2 • Обзор метаданных
• PNG: вспомогательный фрагмент eXIf
• Контейнер и метаданные WebP RIFF
• Apple Image I/O • kCGImagePropertyExifDictionary
• AndroidX ExifInterface
• Метаданные фотографий IPTC
• Adobe XMP (ISO 16684-1)
• Библиотека Конгресса: формат EXIF • Библиотека Конгресса: XMP
• рекомендации по безопасности libexif • NVD: libexif
• Wired об инциденте с EXIF McAfee