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。
JPS 图像格式,JPEG 立体图像的简称,是一种用于存储数码相机拍摄或 3D 渲染软件创建的立体照片的文件格式。它本质上是在单个文件中并排排列两张 JPEG 图像,当通过适当的软件或硬件查看时,可提供 3D 效果。此格式特别适用于在图像中创建景深错觉,从而增强了具有兼容显示系统或 3D 眼镜的用户的观看体验。
JPS 格式利用成熟的 JPEG(联合图像专家组)压缩技术来存储这两张图像。JPEG 是一种有损压缩方法,这意味着它通过有选择地丢弃不太重要的信息来减小文件大小,通常不会明显降低人眼看到的图像质量。尽管包含两张图像而不是一张图像,但这使得 JPS 文件相对较小且易于管理。
JPS 文件本质上是一个具有特定结构的 JPEG 文件。它在单个帧内并排包含两张 JPEG 压缩图像。这些图像称为左眼图像和右眼图像,它们表示同一场景略有不同的视角,模仿我们每只眼睛所看到的细微差别。当图像正确查看时,这种差异正是感知景深的原因。
JPS 图像的标准分辨率通常是标准 JPEG 图像宽度的两倍,以容纳左右两张图像。例如,如果标准 JPEG 图像的分辨率为 1920x1080 像素,则 JPS 图像的分辨率为 3840x1080 像素,每个并排图像占据总宽度的二分之一。但是,分辨率可能会根据图像来源和预期用途而有所不同。
要以 3D 方式查看 JPS 图像,查看者必须使用兼容的显示设备或软件,该设备或软件可以解释并排图像并将其分别呈现给每只眼睛。这可以通过各种方法实现,例如:红蓝立体成像,其中图像按颜色过滤并用彩色眼镜查看;偏振立体成像,其中图像通过偏振滤光片投影并用偏振眼镜查看;或主动快门立体成像,其中图像交替显示并与快门眼镜同步,快门眼镜快速打开和关闭以向每只眼睛显示正确的图像。
JPS 图像的文件结构类似 于标准 JPEG 文件。它包含一个头文件,其中包括 SOI(图像开始)标记,后跟一系列包含各种元数据和图像数据本身的段。这些段包括 APP(应用程序)标记,其中可以包含诸如 Exif 元数据之类的信息,以及 DQT(定义量化表)段,该段定义用于压缩图像数据的量化表。
JPS 文件中的一个关键段是 JFIF(JPEG 文件交换格式)段,它指定文件符合 JFIF 标准。此段对于确保与各种软件和硬件的兼容性非常重要。它还包括诸如缩略图图像的纵横比和分辨率之类的信息,可用于快速预览。
JPS 文件中的实际图像数据存储在 SOS(扫描开始)段中,该段位于头文件和元数据段之后。此段包含左右两张图像的压缩图像数据。数据使用 JPEG 压缩算法进行编码,其中涉及一系列步骤,包括色彩空间转换、子采样、离散余弦变换 (DCT)、量化和熵编码。
色彩空间转换是将图像数据从 RGB 色彩空间(通常用于数码相机和计算机显示器)转换为 JPEG 压缩中使用的 YCbCr 色彩空间的过程。此转换将图像分成亮度分量 (Y),它表示亮度级别,以及两个色度分量 (Cb 和 Cr),它们表示颜色信息。这有利于压缩,因为人眼对亮度变化比对颜色更敏感,从而允许更激进地压缩色度分量,而不会显着影响感知的图像质量。
子采样是一种利用人眼对颜色细节敏感性较低的过程,它通过降低色度分量相对于亮度分量来降低分辨率。常见的子采样率包括 4:4:4(无子采样)、4:2:2(将色度的水平分辨率降低一半)和 4:2:0(将色度的水平和垂直分辨率都降低一半)。子采样率的选择会影响图像质量和文件大小之间的平衡。
离散余弦变换 (DCT) 应用于图像的小块(通常为 8x8 像素),以将空间域数据转换为频域。此步骤对于 JPEG 压缩至关重要,因为它允许将图像细节分 离为不同重要性的分量,其中较高频率分量通常对人眼不太明显。然后可以对这些分量进行量化或降低精度以实现压缩。
量化是将值范围映射到单个量子值的过程,有效地降低了 DCT 系数的精度。这是 JPEG 压缩的有损性质发挥作用的地方,因为一些图像信息被丢弃了。量化程度由 DQT 段中指定的量化表确定,并且可以调整它以平衡图像质量和文件大小。
JPEG 压缩过程中的最后一步是熵编码,这是一种无损压缩形式。JPEG 中使用最常见的方法是霍夫曼编码,它为更频繁的值分配较短的代码,为较不频繁的值分配较长的代码。这减少了图像数据的整体大小,而不会进一步丢失信息。
除了标准的 JPEG 压缩技术外,JPS 格式还可能包含与图像的立体性质相关的特定元数据。此元数据可以包括有关视差设置、会聚点以及正确显示 3D 效果所需的任何其他数据的信息。此元数据通常存储在文件的 APP 段中。
JPS 格式受各种软件应用程序和设备支持,包括 3D 电视、VR 头显和专业照片查看器。但是,它不像标准 JPEG 格式那样得到广泛支持,因此用户可能需要使用特定软件或将 JPS 文件转换为另一种格式以获得更广泛的兼容性。
JPS 格式面临的挑战之一是确保左右图像正确对齐并具有正确的视差。对齐不当或视差不正确会导致不舒服的观看体验,并可能导致眼睛疲劳或头痛。因此,摄影师和 3D 艺术家仔细捕捉或创建具有正确立体参数的图像非常重要。
总之,JPS 图像格式是一种专门的文件格式,设计用于存储和显示立体图像。它建立在既定的 JPEG 压缩技术之上,创建了一种紧凑且有效的方式来存储 3D 照片。虽然它提供了独特的观看体验,但该格式需要兼容的硬件或软件才能以 3D 方式查看图像,并且在对齐和视差方面可能 存在挑战。尽管存在这些挑战,JPS 格式仍然是摄影师、3D 艺术家和希望以数字格式捕捉和分享世界深度和真实感的爱好者的宝贵工具。
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