EXIF（可交换图像文件格式）是相机和手机嵌入到图像文件中的捕获元数据的区块，如曝光、镜头、时间戳，甚至GPS。它使用打包在JPEG和TIFF等格式中的TIFF风格标签系统。它对于照片库中的可搜索性、排序和自动化至关重要，但如果粗心共享，也可能成为无意的泄漏路径（ExifTool和Exiv2使其易于检查）。
在底层，EXIF重用TIFF的图像文件目录（IFD）结构，在JPEG中，它位于APP1标记（0xFFE1）内，有效地将一个小的TIFF文件嵌套在JPEG容器中（JFIF概述；CIPA规范门户）。官方规范——CIPA DC-008（EXIF），目前为3.x版——记录了IFD布局、标签类型和约束（CIPA DC-008；规范摘要）。EXIF定义了一个专用的GPS子IFD（标签0x8825）和一个互操作性IFD（0xA005）（Exif标签表）。
实现细节很重要。典型的JPEG以JFIF APP0段开始，后跟APP1中的EXIF。旧的阅读器首先期望JFIF，而现代库则可以毫无问题地解析两者（APP段说明）。在实践中，解析器有时会假设规范不要求的APP顺序或大小限制，因此，工具的开发者会记录下一些特殊的行为和边缘情况（Exiv2元数据指南；ExifTool文档）。
EXIF不限于JPEG/TIFF。PNG生态系统标准化了eXIf块以在PNG文件中携带EXIF数据（支持正在增长，并且块相对于IDAT的排序在某些实现中可能很重要）。WebP是一种基于RIFF的格式，可在专用块中容纳EXIF、XMP和ICC（WebP RIFF容器；libwebp）。在Apple平台上，Image I/O在转换为HEIC/HEIF时会保留EXIF数据，以及XMP数据和制造商信息（kCGImagePropertyExifDictionary）。
如果您想知道应用程序如何推断相机设置，EXIF的标签映射就是答案：Make、Model、FNumber、ExposureTime、ISOSpeedRatings、FocalLength、MeteringMode、等都存在于主IFD和EXIF子IFD中（Exif标签；Exiv2标签）。Apple通过Image I/O常量（如 ExifFNumber 和 GPSDictionary）公开这些。 在Android上， AndroidX ExifInterface 可以跨JPEG、PNG、WebP和HEIF读取和写入EXIF数据。
方向值得特别一提。大多数设备将像素存储为“拍摄时”的状态，并记录一个标签，告诉查看器如何在显示时旋转。 这就是标签274（Orientation），其值如1（正常）、6（顺时针90°）、3（180°）、8（270°）。不遵守或错误地更新此标签会导致照片旋转、缩略图不匹配以及后续处理阶段的机器学习错误 (方向标签;实用指南). 在处理流程中，通常会通过物理旋转像素并将Orientation设置为1来进行规范化 (ExifTool).
计时比看起来要复杂。像DateTimeOriginal这样的历史标签缺少时区，这使得跨界拍摄变得模棱两可。 较新的标签添加了时区信息，例如OffsetTimeOriginal，因此软件可以记录DateTimeOriginal加上UTC偏移量（例如-07:00），以便进行准确的排序和地理关联 (OffsetTime*标签;标签概述).
EXIF与IPTC照片元数据（标题、创作者、权利、主题）和XMP（Adobe的基于RDF的框架，已标准化为ISO 16684-1）共存，有时甚至重叠。 在实践中，正确实现的软件会协调相机创作的EXIF数据和用户创作的IPTC/XMP数据，而不会丢弃任何一个 (IPTC指南;LoC关于XMP;LoC关于EXIF).
隐私问题使EXIF成为一个有争议的话题。地理标签和设备序列号不止一次地暴露了敏感位置；一个著名的例子是2012年Vice杂志上John McAfee的照片，据报道，其中的EXIF GPS坐标暴露了他的行踪 (Wired;The Guardian). 许多社交平台在上传时会删除大部分EXIF数据，但实现方式各不相同，并且会随着时间的推移而变化。建议通过下载您自己的帖子并使用 适当的工具进行检查来验证 (Twitter媒体帮助;Facebook帮助;Instagram帮助).
安全研究人员也密切关注EXIF解析器。广泛使用的库（例如libexif）中的漏洞包括由格式错误的标签触发的缓冲区溢出和越界读取。因为EXIF是 可预测位置的结构化二进制文件，所以很容易制作这些标签 (公告;NVD搜索). 如果从不受信任的来源接收文件，保持元数 据相关库的更新并在隔离环境（沙盒）中处理图像是非常重要的。
如果使用得当，EXIF是连接照片目录、权利工作流程和计算机视觉管道的关键元素。如果使用不当，它就成了您可能不想分享的数字足迹。好消息是：生态系统——规范、操作系统API和工具——为您提供了所需的控制 (CIPA EXIF;ExifTool;Exiv2;IPTC;XMP).
EXIF（可交换图像文件格式）数据是关于照片的一系列元数据，例如相机设置、拍摄日期和时间，以及在GPS启用时的位置信息。
大多数图像查看器和编辑器（例如Adobe Photoshop、Windows照片查看器）都允许查看EXIF数据。通常只需打开文件的属性或信息面板即可。
是的，可以使用Adobe Photoshop、Lightroom等专用软件或易于使用的在线工具来编辑EXIF数据，从而修改或删除特定的元数据字段。
是的。如果GPS已启用，存储在EXIF元数据中的位置数据可能会 泄露敏感的地理信息。因此，建议在分享照片前删除或匿名化这些数据。
许多软件都提供了删除EXIF数据的功能。这个过程通常被称为“元数据移除”。也有提供此功能的在线工具。
大多数社交媒体平台，如Facebook、Instagram和Twitter，为了保护用户隐私，会自动从图像中删除EXIF数据。
EXIF数据可以包括相机型号、拍摄日期和时间、焦距、曝光时间、光圈、ISO设置、白平衡和GPS位置等信息。
对于摄影师来说，EXIF数据是了解照片具体拍摄设置的宝贵指南。这些信息有助于改进技术并在未来重现相似的拍摄条件。
不，只有使用支持EXIF元数据的设备（如数码相机和智能手机）拍摄的图像才会包含这些数据。
是的，EXIF数据遵循日本电子工业发展协会（JEIDA）制定的标准。但是，一些制造商可能会添加额外的专有信息。
JPEG，即联合图 像专家组，是一种常用的有损数字图像压缩方法，尤其适用于数码摄影产生的图像。压缩程度可以调整，允许在存储大小和图像质量之间进行可选择的权衡。JPEG 通常可以实现 10:1 的压缩，而图像质量几乎没有明显损失。
JPEG 压缩算法是 JPEG 标准的核心。该过程从将数字图像从其典型的 RGB 色彩空间转换为称为 YCbCr 的不同色彩空间开始。YCbCr 色彩空间将图像分为亮度 (Y)，它表示亮度级别，以及色度 (Cb 和 Cr)，它表示颜色信息。这种分离是有益的，因为人眼对亮度的变化比对颜色的变化更敏感，从而允许压缩利用这一点，通过比亮度更多地压缩颜色信息。
一旦图像处于 YCbCr 色彩空间中，JPEG 压缩过程中的下一步就是对色度通道进行下采样。下采样会降低色度信息的解析度，这通常不会显著影响图像的感知质量，因为人眼对颜色细节的敏感度较低。此步骤是可选的，可以根据所需的图像质量和文件大小之间的平衡进行调整。
下采样后，图像被分成块，通常大小为 8x8 像素。然后分别处理每个块。处理每个块的第一步是应用离散余弦变换 (DCT)。DCT 是一种数学运算，它将空间域数据（像素值）转换为频域。结果是一个频率系数矩阵，它根据其空间频率分量表示图像块的数据。
然后对 DCT 产生的频率系数进行量化。量化是将一大组输入值映射到一小组的过程——在 JPEG 的情况下，这意味着降低频率系数的精度。这是有损压缩发生的地方，因为一些图像信息被丢弃。量化步骤由量化表控制，该量化表确定对每个频率分量应用多少压缩。量化表可以调整为偏向更高的图像质量（更少的压缩）或更小的文件大小（更多的压缩）。
量化后，系数按锯齿形顺序排列，从左上角开始，并遵循一种优先考虑低频分量而不是高 频分量的模式。这是因为低频分量（表示图像的更均匀部分）比高频分量（表示更精细的细节和边缘）对整体外观更重要。
JPEG 压缩过程中的下一步是熵编码，这是一种无损压缩方法。JPEG 中最常用的熵编码形式是霍夫曼编码，尽管算术编码也是一种选择。霍夫曼编码通过为更频繁出现的项分配更短的代码，为不太频繁出现的项分配更长的代码来工作。由于锯齿形排序倾向于将类似的频率系数分组在一起，因此它提高了霍夫曼编码的效率。
一旦熵编码完成，压缩数据就会存储在符合 JPEG 标准的文件格式中。此文件格式包括一个包含有关图像的信息的标头，例如其尺寸和使用的量化表，然后是霍夫曼编码的图像数据。该文件格式还支持包含元数据，例如 EXIF 数据，其中可以包含有关用于拍摄照片的相机设置、拍摄日期和时间以及其他相关详细信息的信息。
当打开 JPEG 图像时，解压缩过程实质上会逆转压缩步骤。霍夫曼编码的数据被解码，量化的频率系数使用压缩期间使用的相同量化表进行反量化，并对每个块应用逆离散余弦变换 (IDCT) 以将频域数据转换回空间域像素值。
反量化和 IDCT 过程由于压缩的有损性质而引入了一些错误，这就是为什么 JPEG 不适用于将进行多次编辑和重新保存的图像。每次保存 JPEG 图像时，它都会再次经历压缩过程，并且会丢失额外的图像信息。随着时间的推移，这会导致图像质量明显下降，这种现象称为“代损”。
尽管 JPEG 压缩具有有损性质，但由于其灵活性和效率，它仍然是一种流行的图像格式。JPEG 图像的文件大小可以非常小，这使得它们非常适合在带宽和加载时间是重要考虑因素的网络上使用。此外，JPEG 标准包括渐进模式，它允许以这样的方式对图像进行编码，即它可 以在多次扫描中解码，每次扫描都会提高图像的分辨率。这对于网络图像特别有用，因为它允许快速显示图像的低质量版本，随着更多数据的下载，质量会得到提高。
JPEG 也有一些限制，并不总是所有类型图像的最佳选择。例如，它不适合具有锐利边缘或高对比度文本的图像，因为压缩会在这些区域周围产生明显的伪影。此外，JPEG 不支持透明度，这是 PNG 和 GIF 等其他格式提供的功能。
为了解决原始 JPEG 标准的一些限制，已经开发了新的格式，例如 JPEG 2000 和 JPEG XR。这些格式提供了改进的压缩效率、对更高位深度的支持以及透明度和无损压缩等附加功能。然而，它们尚未达到与原始 JPEG 格式相同的广泛采用程度。
总之，JPEG 图像格式是数学、人类视觉心理学和计算机科学的复杂平衡。它的广泛使用证明了它在减小文件大小的同时保持大多数应用程序可接受的图像质量方面的有效性。了解 JPEG 的技术方面可以帮助用户在何时使用此格式以及如何优化其图像以平衡最适合其需求的质量和文件大小方面做出明智的决策。
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