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JPEG和TIFF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(ExifTool和Exiv2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:Make、Model、FNumber、ExposureTime、ISOSpeedRatings、FocalLength、MeteringMode、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 和 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。
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).
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
可攜式像素圖 (PPM) 格式是一種最簡單但功能強大的光柵圖形格式,它是 Netpbm 專案的一部分。PPM 格式在設計上非常直接,提供一種以簡潔的方式表示彩色影像的方法,讓人類和機器都能輕鬆讀寫。它與可攜式位元圖 (PBM)(用於黑白影像)和可攜式灰階圖 (PGM)(用於灰階影像)一起歸類在 Netpbm 格式的範疇中。這些格式中的每一個都設計用於封裝具有不同程度色彩深度和複雜度的影像,而 PPM 在色彩表示方面是其中最精密的。
PPM 格式使用一個簡單的 ASCII 文字檔(儘管二進制表示也很常見)來定義影像,其中以直接的方式指定像素色彩資訊。它從一個「魔術數字」開始,表示檔案是 ASCII (P3) 或二進制 (P6) 格式,後面接著空白、影像的維度(寬度和高度)、最大色彩值,然後是實際的像素資料。PPM 檔案中的像素資料由 RGB 色彩值組成,每個組成從 0 到指定的最大值(通常為 255)不等,每個像素允許超過 1,600 萬種可能的色彩組合。
PPM 格式的核心優點之一是它的簡潔性。PPM 檔案的結構非常直接,在 ASCII 模式下可以使用基本的文字編輯工具輕鬆產生或修改。這種簡潔性也延伸到它的處理;與 JPEG 或 PNG 等更複雜的格式相比,撰寫用於剖析或產生 PPM 影像的軟體需要最少的努力。這種可及性使 PPM 成為學術環境或愛好者中基本影像處理任務的熱門選擇,並且是學習影像處理或電腦圖形程式設計的人的踏腳石。
儘管有這些優點,PPM 格式確實有源於其簡潔性的顯著限制。其中最重要的是缺乏任何壓縮機制,這導致檔案比 JPEG 或 PNG 等更精密的格式中的對應檔案大得多。這使得 PPM 不太適合網路使用或任何儲存空間和頻寬受限的應用程式。此外,PPM 格式不支援任何形式的透明度、圖層或元資料(例如色彩設定檔或 EXIF 資料),這可能會限制其在更複雜的平面設計或攝影工作流程中的效用。
要建立或檢視 PPM 檔案,可以使用 Netpbm 套件中提供的各種工具,或透過支援此格式的許多其他圖形軟體工具。軟體開發人員和研究人員欣賞 PPM 格式的易於實作性。剖析 PPM 檔案(特別是在 ASCII 模式下)很簡單,因為它涉及讀取文字列並根據格式的最小規格來解釋它們。撰寫輸出 PPM 影像的軟體可以一樣簡單,使其成為圖形程式設計課程中的初始專案或快速原型製作的絕佳選擇。
在實務上,處理 PPM 檔案涉及深入瞭解其結構。檔案從一個魔術數字開始(ASCII 為「P3」,二進制為「P6」),後面接著空白字元。在魔術數字之後,影像的維度以兩個整數提供,分別代表影像的寬度和高度。這些也以空白分隔。在維度之後,指定最大色彩值,它決定每個 RGB 值的範圍。在大多數情況下,此值為 255,表示每個色彩組成(紅色、綠色和藍色)的範圍可以從 0 到 255。
在標頭之後,接著是每個像素的 RGB 值。在 ASCII 模式 (P3) 中,這些值以純文字寫成單獨的數字,每個 RGB 三元組代表一個像素。像素從左到右、從上到下排列成列。在二進制模式 (P6) 中,色彩值以更緊湊的二進制格式表示,儘管人類較難讀取,但電腦可以更有效率地剖析。RGB 三元組的每個組成通常是一個位元組,導致一個更簡潔的檔案,儘管缺乏壓縮,但與其 ASCII 對應檔案相比,讀寫速度更快。
儘管朝向提供壓縮和附加功能的更進階和更複雜的影像格式轉變,PPM 格式在各種利基環境中仍保持其相關性。它作為影像處理研究中的一個公分母的能力(其中焦點更多在演算法上,而不是檔案格式的具體細節上)不容小覷。 此外,該格式的簡潔性和缺乏壓縮使其成為影像處理保真度至上的場景的理想選擇,因為沒有壓縮偽影造成的影像品質損失。
針對檔案大小的問題(這是 PPM 格式的重大缺點),可以考慮外部壓縮工具作為解決方法。雖然這不會將壓縮整合到檔案格式本身中,但 gzip 等工具可以大幅減少 PPM 檔案所需的儲存空間,使其更易於傳輸或歸檔。然而,這種方法在工作流程中增加了額外的步驟,因為檔案需要與檢視或編輯影像的程序分開壓縮和解壓縮。
進階的影像技術和對更高效率的追求已導致在許多應用程式中開發和偏好 JPEG 和 PNG 等格式。然而,PPM 格式在教授數位影像和程式設計基礎方面的教育價值不容忽視。透過將複雜性簡化為影像檔案的核心組成,學習者可以專注於影響影像轉換、增強和產生的演算法,而不會陷入格式剖析和壓縮演算法的複雜性中。
此外,PPM 格式作為通往更複雜的影像任務和格式的橋樑。在原始像素層級瞭解和使用 RGB 色彩模式提供了基礎知識,適用於電腦圖形和影像處理的幾乎所有領域。從 PPM 格式中處理影像所獲得的經驗為處理更精密的格式及其帶來的挑戰奠定了基礎,例如處理色彩空間、壓縮技術和影像元資料。
總之,可攜式像素圖 (PPM) 格式以其簡潔性和易用性,在電腦圖形和影像處理領域中脫穎而出,成為一個有價值的學習工具。儘管它可能缺乏現代格式的功能和效率,但它的直截了當為初學者提供了深入瞭解影像表示和處理基礎的絕佳機會。對於研究人員、教育工作者和愛好者來說,PPM 格式提供了一個清晰且易於取得的架構,用於探索數位影像的基礎,既可用作實務工具,也可用作教育資源。
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