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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 JPS 格式?

聯合攝影專家組 JPS 格式

JPEG 2000 影像格式,通常簡稱為 JP2,是一種影像編碼系統,作為原始 JPEG 標準的後繼者而建立。它是由聯合影像專家小組委員會於 2000 年代初期開發,目的是提供一種新的影像格式,可以克服傳統 JPEG 格式的一些限制。JPEG 2000 不可與使用 .jpg 或 .jpeg 檔案副檔名的標準 JPEG 格式混淆。JPEG 2000 使用 .jp2 副檔名,並提供許多相較於其前身顯著的改進,包括在較高壓縮比下提供更好的影像品質、支援較高的位元深度,以及透過 alpha 通道改善透明度的處理。

JPEG 2000 的主要特色之一是使用小波壓縮,而不是原始 JPEG 格式中使用的離散餘弦轉換 (DCT)。小波壓縮是一種非常適合影像壓縮的資料壓縮形式,其中檔案大小會在不犧牲品質的情況下縮小。這是透過將影像轉換成小波域來達成,其中影像資訊會以允許不同細節層級的方式儲存。這表示 JPEG 2000 可以提供無損和有損壓縮於同一個檔案格式中,提供彈性,具備使用者需求的依據。

JPEG 2000 的另一個顯著優點是支援漸進式解碼。此功能允許在檔案仍下載的同時顯示影像的低解析度版本,這對於網路影像特別有用。隨著接收更多資料,影像品質會逐漸改善,直到顯示全解析度影像。這與標準 JPEG 格式形成對比,其中只有在整個檔案下載後才能顯示影像。

JPEG 2000 也引入了感興趣區域 (ROI) 的概念。這允許影像的不同部分以不同的品質等級進行壓縮。例如,在一個人物照片中,個人的臉部可以比背景編碼為更高的品質。這種選擇性的品質控制在影像的某些部分比其他部分更重要的應用程式中非常有用。

JPEG 2000 格式也具有高度可擴充性。它支援廣泛的影像解析度、色彩深度和影像元件。這種可擴充性延伸到空間和品質維度,表示單一 JPEG 2000 檔案可以儲存多個解析度和品質等級,可以根據不同應用程式或裝置的需要提取。這使得 JPEG 2000 成為從數位電影到醫學影像等各種用途的絕佳選擇,其中不同的使用者可能需要不同的影像屬性。

在色彩準確度方面,JPEG 2000 支援每個色彩通道最高 16 位元,而標準 JPEG 則為每個通道 8 位元。這種增加的位元深度允許更廣泛的色彩範圍和它們之間更細微的漸層,這對於色彩保真度至關重要的頂級照片編輯和列印特別重要。

JPEG 2000 也包含強大的錯誤復原功能,這使其更適合在資料損毀風險高的網路(例如無線網路或網際網路)上傳輸影像。此格式可以包含檢查總和和其他資料完整性檢查,以確保即使在傳輸過程中遺失一些資料封包,影像仍可以重建。

儘管有許多優點,但與原始 JPEG 格式相比,JPEG 2000 尚未廣泛採用。造成這種情況的原因之一是 JPEG 2000 壓縮演算法的複雜性,它需要更多運算能力來編碼和解碼影像。這使得它對消費性電子產品和網路平台的吸引力降低,而這些平台通常優先考慮速度和簡潔性。此外,原始 JPEG 格式已深植於產業中,並擁有廣泛的軟體和硬體支援,這使得新格式難以立足。

限制 JPEG 2000 採用的另一個因素是專利的問題。JPEG 2000 標準包含由各種實體專利的技術,這導致對授權費和法律約束的疑慮。儘管許多這些專利已過期或已以合理且非歧視性的條款提供,但最初的不確定性導致一些組織不願意採用此格式。

儘管有這些挑戰,JPEG 2000 在某些專業領域中找到了利基,其進階功能特別有價值。例如,在數位電影中,JPEG 2000 用於數位電影倡議 (DCI) 規格的一部分,用於電影的發行和放映。其高品質影像呈現和可擴充性使其非常適合高解析度電影螢幕的需求。

在檔案和數位保存領域,JPEG 2000 也因其無損壓縮功能和以有效且有利於長期保存的方式儲存影像的能力而受到青睞。需要其館藏的高品質數位副本的圖書館、博物館和其他機構通常會基於這些原因選擇 JPEG 2000。

醫學影像產業是 JPEG 2000 已成功實施的另一個領域。此格式支援高位元深度和無損壓縮,對於確保醫學影像(例如 X 光和 MRI 掃描)保留所有必要的細節以進行準確的診斷和分析至關重要。此外,有效處理非常大的影像檔案的能力使得 JPEG 2000 非常適合這個部門。

JPEG 2000 也包含豐富的元資料功能,允許在影像檔案本身中嵌入廣泛的資訊。這可以包括版權資訊、相機設定、地理位置資料等等。此功能對於資產管理系統和其他追蹤影像來源和屬性很重要的應用程式特別有用。

總之,JPEG 2000 影像格式提供了一系列進階功能,在影像品質、彈性和穩健性方面提供了顯著的優點。它使用小波壓縮允許在較小的檔案大小中提供高品質影像,而它對漸進式解碼、感興趣區域和可擴充性的支援使其成為許多應用程式的多功能選擇。儘管它尚未取代主流使用的原始 JPEG 格式,但 JPEG 2000 已成為在產業中其獨特優點最需要的格式。隨著技術持續進步,對更高品質數位影像的需求不斷增加,JPEG 2000 可能在未來獲得更廣泛的採用。

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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