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EXIF(可交換圖像檔案格式)是相機和手機嵌入到圖像檔案中的擷取元數據的區塊,如曝光、鏡頭、時間戳,甚至GPS。它使用打包在JPEGTIFF等格式中的TIFF風格標籤系統。它對於照片庫中的可搜索性、排序和自動化至關重要,但如果粗心共享,也可能成為無意的洩漏路徑(ExifToolExiv2使其易于檢查)。

在底層,EXIF重用TIFF的圖像檔案目錄(IFD)結構,在JPEG中,它位於APP1標記(0xFFE1)內,有效地將一個小的TIFF檔案嵌套在JPEG容器中(JFIF概述CIPA規範門戶)。官方規範——CIPA DC-008(EXIF),目前為3.x版——記錄了IFD佈局、標籤類型和约束(CIPA DC-008規範摘要)。EXIF定義了一個專用的GPS子IFD(標籤0x8825)和一個互操作性IFD(0xA005)(Exif標籤表)。

實現細節很重要。典型的JPEG以JFIF APP0段開始,後跟APP1中的EXIF。舊的閱讀器首先期望JFIF,而現代庫則可以毫無問題地解析兩者(APP段說明)。在實踐中,解析器有時會假設规范不要求的APP順序或大小限制,因此,工具的開發者會記錄下一些特殊的行為和邊緣情況(Exiv2元數據指南ExifTool文檔)。

EXIF不限於JPEG/TIFF。PNG生態系統標準化了eXIf區塊以在PNG檔案中攜帶EXIF數據(支持正在增長,並且塊相對於IDAT的排序在某些實現中可能很重要)。WebP是一種基於RIFF的格式,可在專用區塊中容納EXIF、XMP和ICC(WebP RIFF容器libwebp)。在Apple平台上,Image I/O在轉換為HEIC/HEIF時會保留EXIF數據,以及XMP數據和製造商資訊(kCGImagePropertyExifDictionary)。

如果您想知道應用程序如何推斷相機設置,EXIF的標籤映射就是答案:MakeModelFNumberExposureTimeISOSpeedRatingsFocalLengthMeteringMode、等都存在於主IFD和EXIF子IFD中(Exif標籤Exiv2標籤)。Apple通過Image I/O常量(如 ExifFNumber GPSDictionary)公開這些。 在Android上, AndroidX ExifInterface 可以跨JPEG、PNG、WebP和HEIF讀取和寫入EXIF數據。

方向、時間和其他問題

方向值得特別一提。大多數設備將像素存儲為“拍攝時”的狀態,並記錄一個標籤,告訴查看器如何在顯示時旋轉。 這就是標籤274(Orientation),其值如1(正常)、6(順時針90°)、3(180°)、8(270°)。不遵守或錯誤地更新此標籤會導致照片旋轉、縮略圖不匹配以及後續處理階段的機器學習錯誤 (方向標籤;實用指南). 在處理流程中,通常會通過物理旋轉像素並將Orientation設置為1來進行規範化 (ExifTool).

計時比看起來要復雜。像DateTimeOriginal這樣的歷史標籤缺少時区,這使得跨界拍攝變得模棱两可。 較新的標籤添加了時区資訊,例如OffsetTimeOriginal,因此軟件可以記錄DateTimeOriginal加上UTC偏移量(例如-07:00),以便进行準確的排序和地理關聯 (OffsetTime*標籤;標籤概述).

EXIF vs. IPTC vs. XMP

EXIF與IPTC照片元數據(標題、創作者、權利、主題)和XMP(Adobe的基於RDF的框架,已標準化為ISO 16684-1)共存,有時甚至重疊。 在實踐中,正確實現的軟件會協調相機創作的EXIF數據和用戶創作的IPTC/XMP數據,而不會丟棄任何一個 (IPTC指南;LoC關於XMP;LoC關於EXIF).

隱私與安全

隱私問題使EXIF成為一個有爭議的話題。地理標籤和設備序列號不止一次地暴露了敏感位置;一個著名的例子是2012年Vice雜誌上John McAfee的照片,據報導,其中的EXIF GPS坐標暴露了他的行踪 (Wired;The Guardian). 许多社交平台在上傳時會刪除大部分EXIF數據,但實現方式各不相同,並且會隨著時間的推移而變化。建議通過下載您自己的帖子並使用 適當的工具進行檢查来驗證 (Twitter媒體帮助;Facebook帮助;Instagram帮助).

安全研究人員也密切關注EXIF解析器。廣泛使用的庫(例如libexif)中的漏洞包括由格式錯誤的標籤觸發的緩衝區溢出和越界讀取。因為EXIF是 可預測位置的結構化二進制文件,所以很容易製作這些標籤 (公告;NVD搜索). 如果從不受信任的來源接收文件,保持元數據相關庫的更新並在隔離環境(沙盒)中處理圖像是非常重要的。

實用工作流程提示

  • 謹慎管理位置資訊:在適當的時候禁用相機地理標記,或在導出時剝離GPS數據。如果您以後需要這些數據,請保留私人原件 (ExifTool;Exiv2 CLI).
  • 在處理流程中規範化方向和時間戳,最好是寫入物理旋轉並刪除不明確的標籤(或添加OffsetTime*)。 (方向;OffsetTime*).
  • 通過根據當前的 IPTC指南映射EXIF↔IPTC↔XMP来保留描述性元數據(信用/權利),並優先使用 XMP来處理豐富的、可擴展的字段。
  • 對於PNG/WebP/HEIF,請驗證您的庫是否確實讀取和寫入現代EXIF/XMP位置的數據;不要假設與JPEG相同 (PNG eXIf;WebP容器;Image I/O).
  • 保持依賴項更新;元數據是解析器攻擊的常見目標 (libexif公告).

如果使用得當,EXIF是連接照片目錄、權利工作流程和計算機視覺管道的關鍵元素。如果使用不當,它就成了您可能不想分享的數位足跡。好消息是:生態系統——規範、操作系統API和工具——為您提供了所需的控制 (CIPA EXIF;ExifTool;Exiv2;IPTC;XMP).

進一步閱讀和參考

常見問題

什麼是 EXIF 數據?

EXIF(可交換圖像檔案格式)數據是關於照片的一系列元數據,例如相機設置、照片拍攝的日期和時間,以及在GPS啟用時的位置資訊。

我如何檢視 EXIF 數據?

大多數圖像檢視器和編輯器(例如 Adobe Photoshop、Windows 照片檢視器等)都允許檢視 EXIF 數據。通常只需打開檔案的屬性或資訊面板即可。

EXIF 數據能被編輯嗎?

是的,可以使用 Adobe Photoshop、Lightroom 等專用軟體或易於使用的在線工具來編輯 EXIF 數據,從而修改或刪除特定的元數據欄位。

和 EXIF 數據相關的隱私風險有哪些?

有。如果 GPS 啟用,嵌入 EXIF 元數據中的位置數據可能會洩漏相片拍攝地點的敏感地理資訊。因此建議在分享照片時移除或模糊化這些數據。

我如何移除 EXIF 數據?

許多軟體程式允許你移除 EXIF 數據。這個過程通常被稱為 '剝除' EXIF 數據。也存在許多線上工具提供此功能。

社交媒體網站會保留 EXIF 數據嗎?

為了維護用戶隱私,大多數社交媒體平台,如 Facebook、Instagram 和 Twitter,將自動剝除圖像的 EXIF 數據。

EXIF 數據提供了哪些類型的資訊?

EXIF 數據可以包括相機模型、拍攝的日期與時間、焦距、曝光時間、光圈、ISO 設置、白平衡設置,和 GPS 位置等詳細資訊。

為什麼 EXIF 數據對攝影師有用?

對攝影師而言,EXIF 數據是了解照片具體拍攝設置的寶貴指南。這些資訊有助於改進技術並在未來重現相似的拍攝條件。

所有的圖像都包含 EXIF 數據嗎?

不,只有在使用支持 EXIF 元數據的設備(如數位相機和智能手機)拍攝的圖像才會包含這些數據。

EXIF 數據是否有標準格式?

是的,EXIF 數據遵循由日本電子產業開發協會 (JEIDA) 設定的標準。然而,特定的製造商可能會包含額外的專屬資訊。

什麼是 HEIC 格式?

高效圖像容器

高效图像文件格式 (HEIC) 代表了数字图像领域的一项重大进步,它提供了卓越的压缩效果,同时不影响质量。它由动态图像专家组 (MPEG) 开发,是 MPEG-H 媒体套件的一部分,并利用高效视频编码 (HEVC) 标准,也称为 H.265。HEIC 的设计目标有两个:减小文件大小和提高图像质量,以满足数字时代对高效存储和共享高分辨率照片和图像日益增长的需求。

HEIC 的主要优势之一是其压缩照片的能力,其效率是其前身(广泛使用的 JPEG 格式)的两倍。这种效率不会以质量为代价;HEIC 图像保持了高水平的细节和动态范围,使其适用于广泛的应用,从专业摄影到日常使用。该格式支持 16 位颜色,而 JPEG 为 8 位,从而可以更丰富、更准确地表示颜色。

HEIC 还引入了几个使其区别于其他图像格式的功能。其中一项功能是能够将多张图像存储在一个文件中,可用于创建照片连拍、序列或存储照片的不同版本。此外,HEIC 文件可以包含辅助信息,如景深图,这对于高级编辑技术(如人像照片中的散景效果)很有用。该格式还支持透明度,使其成为需要此功能以实现叠加效果的平面设计师的可行选择。

HEIC 的压缩机制基于 HEVC 视频压缩技术,但针对静态图像进行了定制。这涉及将图像分成块,并通过高级预测和编码策略压缩这些块。该过程同时采用帧内(在同一图像内)和帧间(在同一文件中的多张图像之间)压缩技术,不仅可以高效压缩单个照片,还可以压缩连续图像差异较小的序列。

尽管有这些优势,但 HEIC 的采用面临着挑战。一个重大的障碍是兼容性。当 HEIC 首次推出时,对操作系统和软件的支持有限。虽然随着时间的推移,这种情况有所改善,Windows 10 和 macOS High Sierra 等主要平台提供了原生支持,但仍有许多设备和应用程序尚未完全适应该格式。随着 HEIC 的优势得到更广泛的认可,以及软件开发人员更新其应用程序以处理该格式,这种情况正在逐渐改变。

另一个挑战与知识产权有关。由于 HEIC 基于 HEVC 压缩标准,因此其使用受 HEVC Advance 专利池管理的许可费约束。这导致一些制造商和软件供应商出于对潜在成本的担忧而谨慎采用该格式。然而,随着 HEVC 变得越来越普遍,并且对于视频和静止图像都变得必不可少,即使在许可要求下支持 HEIC 的压力也在增加。

对于用户而言,向 HEIC 过渡也可能带来实际障碍。虽然 HEIC 文件更小且质量更高,但并非所有网络平台和社交媒体网站都直接支持上传 HEIC 文件。这需要转换为更普遍接受的格式,如 JPEG,可能会降低 HEIC 在文件大小和质量方面的某些优势。然而,随着对该格式的认识和支持的增加,更广泛的直接支持可能会随之而来,从而减少转换的需要。

在软件支持方面,已经出现了各种工具和库来促进使用 HEIC 文件。图像处理软件(如 Adobe Photoshop)已纳入了 HEIC 支持,使专业人士和业余爱好者都可以直接编辑 HEIC 图像。此外,像 libheif 这样的库为开发人员提供了将 HEIC 支持添加到其应用程序的工具,确保更多软件可以原生处理该格式,而无需用户转换其图像。

展望未来,HEIC 准备在成像技术的发展中发挥至关重要的作用。随着设备以越来越高的分辨率捕获图像,以及对高效存储解决方案的需求不断增长,HEIC 的优势将变得越来越重要。对于存储空间至上的移动设备而言尤其如此。通过显着减小文件大小,同时保留甚至提高图像质量,HEIC 提供了一种更有效地管理数字图像泛滥的方法。

此外,HEIC 的高级功能(例如包含深度信息和支持序列和连拍的能力)为创意摄影和高级图像处理开辟了新的可能性。这些功能与设备功能的持续改进相结合,可能会带来创新应用程序,利用 HEIC 的优势为用户提供捕捉和交互图像的新方式。

然而,HEIC 的全部潜力只有在设备和平台的整个生态系统中得到更广泛的支持才能实现。提高兼容性不仅可以让用户更轻松地共享和欣赏高质量图像,还可以鼓励更具创造性和高效地使用数码摄影。因此,行业参与者为解决兼容性问题和知识产权问题所做的努力对于确定 HEIC 格式的未来成功至关重要。

总之,HEIC 是数字成像领域的一项重大创新,它提供了高效和高质量的引人注目的融合。它比 JPEG 等传统格式的优势显而易见,包括更好的压缩、更高质量的图像以及对高级功能的支持。然而,走向广泛采用和最大化其潜力的道路涉及克服与兼容性、许可和用户行为相关的挑战。随着这些障碍的解决,HEIC 可能会成为数字成像领域中越来越重要的格式,改变我们思考和处理图像的方式。

支援的格式

AAI.aai

AAI 沙漠圖像

AI.ai

Adobe Illustrator CS2

AVIF.avif

AV1 圖像文件格式

BAYER.bayer

原始 Bayer 圖像

BMP.bmp

Microsoft Windows 點陣圖像

CIN.cin

Cineon 圖像文件

CLIP.clip

圖像剪輯遮罩

CMYK.cmyk

原始青色,洋紅色,黃色和黑色樣本

CUR.cur

Microsoft 圖標

DCX.dcx

ZSoft IBM PC 多頁畫筆

DDS.dds

Microsoft DirectDraw 表面

DPX.dpx

SMTPE 268M-2003 (DPX 2.0) 圖像

DXT1.dxt1

Microsoft DirectDraw 表面

EPDF.epdf

封裝式可攜式文件格式

EPI.epi

Adobe 封裝式 PostScript 交換格式

EPS.eps

Adobe 封裝式 PostScript

EPSF.epsf

Adobe 封裝式 PostScript

EPSI.epsi

Adobe 封裝式 PostScript 交換格式

EPT.ept

帶有 TIFF 預覽的封裝式 PostScript

EPT2.ept2

帶有 TIFF 預覽的封裝式 PostScript Level II

EXR.exr

高人眼動態範圍圖像

FF.ff

Farbfeld

FITS.fits

靈活的圖像傳輸系統

GIF.gif

CompuServe 圖形交換格式

HDR.hdr

高動態範圍圖像

HEIC.heic

高效圖像容器

HRZ.hrz

緩慢掃描電視

ICO.ico

Microsoft 圖標

ICON.icon

Microsoft 圖標

J2C.j2c

JPEG-2000 編碼串

J2K.j2k

JPEG-2000 編碼串

JNG.jng

JPEG 網絡圖形

JP2.jp2

JPEG-2000 文件格式語法

JPE.jpe

聯合攝影專家組 JFIF 格式

JPEG.jpeg

聯合攝影專家組 JFIF 格式

JPG.jpg

聯合攝影專家組 JFIF 格式

JPM.jpm

JPEG-2000 文件格式語法

JPS.jps

聯合攝影專家組 JPS 格式

JPT.jpt

JPEG-2000 文件格式語法

JXL.jxl

JPEG XL 圖像

MAP.map

多解析度無縫圖像數據庫 (MrSID)

MAT.mat

MATLAB 等級 5 圖像格式

PAL.pal

棕櫚點陣圖

PALM.palm

棕櫚點陣圖

PAM.pam

通用二維位圖格式

PBM.pbm

可攜式位圖格式(黑白)

PCD.pcd

Photo CD

PCT.pct

Apple Macintosh QuickDraw/PICT

PCX.pcx

ZSoft IBM PC Paintbrush

PDB.pdb

棕櫚數據庫圖像查看器格式

PDF.pdf

可攜式文件格式

PDFA.pdfa

可攜式文檔檔案格式

PFM.pfm

可攜式浮點格式

PGM.pgm

可攜式灰度圖格式

PGX.pgx

JPEG-2000 VM 格式

PICT.pict

Apple Macintosh QuickDraw/PICT

PJPEG.pjpeg

聯合照相專家組 JFIF 格式(進行中)

PNG.png

可攜式網路圖形格式

PNG00.png00

與原始圖像相同的 PNG 圖像

PNG24.png24

透明背景的 24 位 RGB PNG 圖像

PNG32.png32

帶有透明度通道的 32 位 RGBA PNG 圖像

PNG48.png48

48 位 RGB PNG 圖像

PNG64.png64

帶有透明度通道的 64 位 RGBA PNG 圖像

PNG8.png8

8位的 PNG 圖像

PNM.pnm

可攜式任何圖像格式

PPM.ppm

可攜式像素圖格式(彩色)

PS.ps

Adobe PostScript

PSB.psb

Photoshop大型檔案格式

PSD.psd

Adobe Photoshop bitmap

RGB.rgb

原始紅色,綠色和藍色樣本

RGBA.rgba

原始紅色,綠色,藍色和 Alpha 樣本

RGBO.rgbo

原始紅色,綠色,藍色和不透明度樣本

SIX.six

DEC SIXEL 圖像格式

SUN.sun

SUN 飽和圖像

SVG.svg

可縮放矢量圖形

TIFF.tiff

Tagged Image File Format

VDA.vda

Truevision Targa 圖像

VIPS.vips

VIPS圖像

WBMP.wbmp

無線點陣圖像

WEBP.webp

WebP圖像格式

YUV.yuv

CCIR 601 4:1:1 或 4:2:2

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