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 2000 图像格式通常缩写为 JP2,是一种图像编码系统,作为原始 JPEG 标准的继任者而创建。它是由联合图像专家组委员会在 2000 年代初开发的,目的是提供一种新的图像格式,可以克服传统 JPEG 格式的一些限制。JPEG 2000 不能与标准 JPEG 格式混淆,后者使用 .jpg 或 .jpeg 文件扩展名。JPEG 2000 为其文件使用 .jp2 扩展名,并提供了比其前身多项重大改进,包括在更高的压缩比下获得更好的图像质量、支持更高的位深度以及通过 alpha 通道改进透明度处理。
JPEG 2000 的一个关键特性是它使用小波压缩,而不是原始 JPEG 格式中使用的离散余弦变换 (DCT)。小波压缩是一种非常适合图像压缩的数据压缩形式,其中文件大小在不牺牲质量的情况下减小。这是通过将图像转换为小波域来实现的,其中图像信息以允许不同细节级别的方式存储。这意味着 JPEG 2000 可以在同一文件格式中提供无损和有损压缩,根据用户的需要提供灵活性。
JPEG 2000 的另一个显着优势是它支持渐进解码。此功能允许在文件仍在下载时显示图像的低分辨率版本,这对于网络图像特别有用。随着接收更多数据,图像质量会逐渐提高,直到显示全分辨率图像。这与标准 JPEG 格式形成对比,在标准 JPEG 格式中,只有在下载整个文件后才能显示图像。
JPEG 2000 还引入了感兴趣区域 (ROI) 的概念。这允许图像的不同部分以不同的质量级别进行压缩。例如,在人物照片中,个人的脸部可以比背景以更高的质量进行编码。这种选择性质量控制在图像的某些部分比其他部分更重要的应用程序中非常有用。
JPEG 2000 格式还具有高度可扩展性。它支持广泛的图像分辨率、颜色深度和图像组件。这种可扩展性扩展到空间和质量维度,这意味着单个 JPEG 2000 文件可以存储多个分辨率和质量级别,可以根据不同应用程序或设备的需要提取这些级别。这使得 JPEG 2000 成为从数字电影到医学成像等各种用途的绝佳选择,在这些用途上不同的用户可能需要不同的图像属性。
在色彩准确性方面,JPEG 2000 每色通道支持高达 16 位,而标准 JPEG 每通道支持 8 位。这种增加的位深度允许更广泛的色彩范围和它们之间更微妙的渐变,这对于色彩保真度至关重要的高端照片编辑和打印尤为重要。
JPEG 2000 还包括强大的错误恢复功能,使其更适合在数据损坏风险较高的网络(例如无线网络或互联网)上传输图像。该格式可以包括校验和和其他数据完整性检查,以确保即使在传输过程中丢失了一些数据包,图像也可以重建。
尽管有许多优点,但与原始 JPEG 格式相比,JPEG 2000 并未得到广泛采用。造成这种情况的一个原因是 JPEG 2000 压缩算法的复杂性,它需要更多的计算能力来对图像进行编码和解码。这使得它对通 常优先考虑速度和简单性的消费电子产品和网络平台不太有吸引力。此外,原始 JPEG 格式已深深植根于行业,并拥有庞大的软件和硬件支持生态系统,这使得新格式难以立足。
限制 JPEG 2000 采用的另一个因素是专利问题。JPEG 2000 标准包括由各种实体申请专利的技术,这引起了人们对许可费和法律限制的担忧。尽管其中许多专利已经过期或已经以合理和非歧视性的条款提供,但最初的不确定性导致一些组织不愿采用该格式。
尽管面临这些挑战,JPEG 2000 仍在某些专业领域找到了利基市场,其高级功能在这些领域特别有价值。例如,在数字电影中,JPEG 2000 被用作数字电影倡议 (DCI) 规范的一部分,用于电影的发行和放映。其高质量的图像表示和可扩展性使其非常适合高分辨率电影屏幕的需求。
在归档和数字保存领域,JPEG 2000 也因其无损压缩能力和以既高效又有利于长期保存的方式存储图像的能力而受到青睐。出于这些原因,需要其收藏品的高质量数字副本的图书馆、博物馆和其他机构通常选择 JPEG 2000。
医学成像行业是 JPEG 2000 已成功实施的另一个领域。该格式对高位深度和无损压缩的支持对于确保医学图像(例如 X 射线和 MRI 扫描)保留准确诊断和分析所需的所有细节至关重要。此外,高效处理非常大的图像文件的能力使 JPEG 2000 非常适合该行业。
JPEG 2000 还包括一组丰富的元数据功能,允许在图像文件本身中嵌入大量信息。这可以包括版权信息、相机设置、地理位置数据等。此功能对于资产管理系统和其他跟踪图像来源和属性很重要的应用程序特别有用。
总之,JPEG 2000 图像格式提供了一系列高级功能,在图像质量、灵活性和鲁棒性方面提供了显着优势。它使用小波压缩可以在较小的文件大小下获得 高质量的图像,并且它对渐进解码、感兴趣区域和可扩展性的支持使其成为许多应用程序的通用选择。虽然它尚未在主流使用中取代原始 JPEG 格式,但 JPEG 2000 已成为在最需要其独特优势的行业中的首选格式。随着技术的不断进步和对更高质量数字成像的需求不断增长,JPEG 2000 未来可能会得到更广泛的采用。
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