EXIF知识学习（2013/2/4）

前言

可交换图像文件常被简称为EXIF（Exchangeable image file format），是专门为数码相机的照片设定的，可以记录数码照片的属性信息和拍摄数据。（亦可用于音频数据。编者注）。本文只学习EXIF在Jpeg image方面的使用。

http://zh.wikipedia.org/wiki/EXIF
目前Android系统中提供了EXIF接口，可以对多媒体文件写入EXIF信息
http://developer.android.com/reference/android/media/ExifInterface.html
尽管Android提供了EXIF接口，不足之处如下：
1.该接口只能对JPEG文件进行操作。如果拍照完成后腰写入EXIF信息，则需要再进行两次IO操作（如果连拍操作则影响后期处理效率）
2.ExifInterface提供的TAGs有限。
所以，需要我们具备自己编码写入EXIF的能力

本文基于下面两个链接进行学习。
http://www.exif.org/
提供了文档，资源图片，分析工具
http://www.media.mit.edu/pia/Research/deepview/exif.html
一个实际的过程。提供了文档，资源图片，分析工具。可惜作者没有上传实际分析的文件

ExifInterface提供的TAGs

最好还是到官网查看一下有无更新。该总结截止于2013-1-31
此处列举了ExifInterface提供的TAGs。可以看到，TAGs包含了orientation,FNumber,DateTime,ExposureTime,Flash,FocalLength,GPS相关，ImageLength，ImageWidth，ISOSpeedRatings，Make，Model，WhiteBalance。提供了获取Thumbnail的接口： getThumbnail ()。

ORIENTATION_FLIP_HORIZONTAL
ORIENTATION_FLIP_VERTICAL
ORIENTATION_NORMAL
ORIENTATION_ROTATE_180
ORIENTATION_ROTATE_270
ORIENTATION_ROTATE_90
ORIENTATION_TRANSPOSE
ORIENTATION_TRANSVERSE
ORIENTATION_UNDEFINED

TAG_APERTURE Constant Value: "FNumber"
TAG_DATETIME Constant Value: "DateTime"
TAG_EXPOSURE_TIME Constant Value: "ExposureTime"
TAG_FLASH Constant Value: "Flash"
TAG_FOCAL_LENGTH Constant Value: "FocalLength"

TAG_GPS_ALTITUDE Constant Value: "GPSAltitude"
TAG_GPS_ALTITUDE_REF Constant Value: "GPSAltitudeRef"
TAG_GPS_DATESTAMP Constant Value: "GPSDateStamp"
TAG_GPS_LATITUDE Constant Value: "GPSLatitude"
TAG_GPS_LATITUDE_REF Constant Value: "GPSLatitudeRef"
TAG_GPS_LONGITUDE Constant Value: "GPSLongitude"
TAG_GPS_LONGITUDE_REF Constant Value: "GPSLongitudeRef"
TAG_GPS_PROCESSING_METHOD Constant Value: "GPSProcessingMethod"
TAG_GPS_TIMESTAMP Constant Value: "GPSTimeStamp"
TAG_IMAGE_LENGTH Constant Value: "ImageLength"
TAG_IMAGE_WIDTH Constant Value: "ImageWidth"

TAG_ISO Constant Value: "ISOSpeedRatings"
TAG_MAKE Constant Value: "Make"
TAG_MODEL Constant Value: "Model"
TAG_ORIENTATION Constant Value: "Orientation"
TAG_WHITE_BALANCE Constant Value: "WhiteBalance"
WHITEBALANCE_AUTO Constant Value: 0 (0x00000000)
WHITEBALANCE_MANUAL Constant Value: 1 (0x00000001)

容易混淆的概念

jfif

图片存储格式之一，由JPEG格式衍生而来，后缀为".jfif"。JPEG本身只有描述如何将一个图像转换为字节的数据串流（streaming），但并没有说明这些字节如何在任何特定的储存媒体上被封存起来。一个由独立JPEG小组（Independent JPEG Group）所建立的额外标准，称为JFIF（JPEG File Interchange Format，JPEG档案交换格式），详细说明如何从一个JPEG串流，产出一个适合于电脑储存和传输（像是在因特网上）的档案。当有人称呼一个"JPEG档案"，一般而言他是意指一个JFIF档案，或有时候是一个Exif JPEG档案。然而，也有其他以JPEG为基础的档案格式，像是JNG。JPEG/JFIF是最普遍在万维网（World Wide Web）上被用来储存和传输图片的格式。它并不适合于线条绘图（drawing）和其他文字或图示（iconic）的图形，因为它的压缩方法用在这些图形的型态上，会得到不适当的结果（PNG和GIF格式通常是用来针对这种目的之图形；GIF每一像素只有8位元，并不很适合于用在彩色照片，PNG可以被用来无失真地储存照片，但是档案太大让它不适合在网页上放照片）。对于JFIF的MIME媒体型态是image/jpeg（定义在RFC 1341）。

tiff

标签图像文件格式（Tagged Image File Format，简写为TIFF）是一种主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像的文件格式。它最初由Aldus公司与微软公司一起为PostScript打印开发。TIFF与JPEG和PNG一起成为流行的高位彩色图像格式。TIFF格式在业界得到了广泛的支持，如Adobe公司的Photoshop、The GIMP Team的GIMP、Ulead PhotoImpact和Paint Shop Pro等图像处理应用、QuarkXPress和Adobe InDesign这样的桌面印刷和页面排版应用，扫描、传真、文字处理、光学字符识别和其它一些应用等都支持这种格式。从Aldus获得了PageMaker印刷应用程序的Adobe公司现在控制着TIFF规范。

在EXIF2-1.pdf(2.5.1. Basic Structure of Primary Image Data)中提到，对于压缩数据，在APP1需要使用TIFF（For compressed data, the attribute information required by the DSC application shall be recorded in APP1. Data writing in APP1 shall be compatible with TIFF. ）

扫描二维码关注公众号，回复： 8503360 查看本文章

对Exif2-1.pdf文档的学习

EXIF可以用于非压缩的RGB数据（Uncompressed RGB data）,YCbCr非压缩数据（YCbCr Uncompressed data）和JPEG压缩数据（JPEG Compressed data）,而我们手机相机拍出的图片是JPEG数据，这里只对JPEG文件中的EXIF知识进行学习。

文件结构

对于带有compressed thumbnail的exif文件，采用如下格式

实例分析

对www.exif.org中提供的Canon图片进行分析 http://www.exif.org/samples.html,分析中可以借助官网中提供的工具或JPEGsnoop

用十六进制文件分析工具打开

FFD8：SOI
FFE1：APP1
1BFE: APP1 length (7166 dec)
457869660000: Exif Header (EXIF..)
49492A00 08000000: TIFF Header

分析TIFF Header

（根据TIFF6.pdf Section 2:TIFF Structure Image File Header）原文规范：一个TIFF都是由8个字节的图像头部（A TIFF file begins with an 8-byte image file header that points to an image filedirectory(IFD).

Bytes 0-1: The byte order used within the file. Legal values are:
“II” (4949.H)
“MM” (4D4D.H)

Bytes 2-3 An arbitrary but carefully chosen number (42) that further identifies the file as aTIFF file.
The byte order depends on the value of Bytes 0-1.

Bytes 4-7 The offset (in bytes) of the first IFD. The directory may be at any location in thefile after the header but must begin on a word boundary.

具体分析：4949="I I", it means "Intel" type byte align. If it is 0x4d4d="MM", it means "Motorola" type byte align.

2A00 :chosen number(42).If the data uses Intel align, next 2bytes are "0x2a00". If it uses Motorola, they are "0x002a".

08000000: The offset (in bytes) of the first IFD is 0x08.

注意：0x08只是firsr IFD相对于TIFF Header's offset。
TIFF Header's offset in the file is 0xC
firsr IFD相对于文件的offset 是 0xC + 0x8 = 0x14

分析Image File Description（IFD）

Image File DirectoryAn Image File Directory(IFD) consists ofa 2-byte count of the number of directory entries (i.e., the number of fields), followed by a sequence of 12-byte field entries, followed by a 4-byte offset of the next IFD (or 0 if none). (Do not forget towrite the 4 bytes of 0 after the last IFD.)There must be at least 1 IFD in a TIFF file and each IFD must have at least oneentry.

关于big endian format,其中提到：For example, in bigendian format, if the type is SHORT and the value is 1, it is recorded as 00010000.H.

根据这个结构，我们看看这个文件是怎么实现的：

0900:  9 Directory Entries.

Directory Entry 0:
0F01 0200 0600 0000 7A00 0000

0F01: The Tag. Value:10F.H :Make
0200: Type: 2 = ASCII.
0600 0000 : number of values : 6.
7A00 0000  :   Offset : 0x0000 007A

firsr IFD offset is 0x14, the value position is : 0xC + 7A = 86
在anddress 0x86 我们看到值是Canon. 6个字符

Directory Entry 1:
1001 0200 1400 0000 8000 0000

1001: The Tag. Value: 110.H : Model
0200: 0x0002 Type: 2 = ASCII.
1400 0000: number of values : 0x14.
8000 0000： Offset : 0x0000 0080. 实际与文件的位置是：0xC + 080 = 8c 刚好跟在上一个Directory Entry 0 value的后面。

Directory Entry 2:
1201 0300 0100 0000 0100 0000

1201: 0x0112 Tag:Orientation
0300 ：0x0003 Type:Type = SHORT
0100 0000: number of values :1
0100 0000: Value: 0x00 00 00 01

Directory Entry 3:
1A01 0500 0100 0000 9400 0000

Directory Entry 4:
1B01 0500 0100 0000 9C00 0000

1B01：0x011B YResolution
0500: 5 = RATIONAL   Two LONGs.
0100 0000:count 1
0xC + 0x9C = 0xA8  位置0xA8 是B4 00 00 00 01 00 00 00 

Directory Entry 5:
2801 0300 0100 0000 0200 0000

Directory Entry 6:
3201 0200 1400 0000 A400 0000

Offset: C + A4 = B0

Directory Entry 7:
1302 0300 0100 0000 0100 0000

Directory Entry 8:
6987 0400 0100 0000 b800 0000

0x8769 : Exif-specific IFD
0400 : A 32- bit (4 -byte) unsigned integer,  
0100 0000 : 0x01
b800 0000 : Exif SubIFD starts from address 0xb8'.
                         0xC + 0xb8 = c4

工具分析的结果：

分析SubIFD

address 0xC4: 1B00 value: 0x1B （Decimal：27 ）address 0xC6 + 0x1B * C = 20a

此处entry太多，为了分析范围，从后往前看。找Value offset最大的一项来分析：从后往前：

Directory Entry 26:
00A3 0700 0100 0000 0300 0000

00A3:  FileSource
0700: undefined

Directory Entry 23:
0FA2 0500 0100 0000 3804 0000

0x0438 + 0x0c = 0x444  此处address: 0053 0700 9B00 0000
                                                       0x0007 5300 = 480000
                                                        0x9B = 155

Directory Entry 21:
05A0 0400 0100 0000 4004 0000

C. Interoperability IFD
Interoperability IFD Pointer
Tag  =  A005.H

0xC + 0x440 = 0x44C

------
7C92 0700 3601 0000 FA02 0000

0700 ：undefined (undefined这种类型该怎么理解？？)
3601 0000: 0x136
0xC + 2FA = 0x306

=================
The Interoperability structure of Interoperability IFD is same as TIFF defined IFD structure but does not contain

所以像TIFF一样来分析：
0400

0100 0200 0400 0000 5239 3800

0200 0700 0400 0000 3031 3030

0110 0300 0100 0000 8002 0000

0210 0300 0100 0000 E001 0000

0000 0000

工具分析结果
可以看到，该文件使用的EXIF信息是0210

分析IFD 1

0x476 + C = 0x482到IFD1看一下：

0600 ： 0x0006 ：6个entries.

Directory Entry 0:
0301 0300 0100 0000 0600 0000

0301: 0x0103 Compression
0300 ：0x0003 Type:Type = SHORT
0100 0000 :
0600 0000 : Shows compression method. '1' means no compression, '6' means JPEG compression.

Directory Entry 1:
1A01 0500 0100 0000 C404 0000

0500:
C404 0000: 0x04C4    
                    0xC + 0x04C4  = 0x4d0

Directory Entry 2:
1B01 0500 0100 0000 CC04 0000

0xC + 0x04CC = 0x4D8

Directory Entry 3:
2801 0300 0100 0000 0200 0000

Directory Entry 4:
0102 0400  F405 0000

Tag = 513 (201.H) 
原文：This Field indicates whether a JPEG interchange format bitstream is present in the
TIFF file. If a JPEG interchange format bitstream is present, then this Field points
to the Start of Image (SOI) marker code.

0xC + 0x05f4 = 0x600

Directory Entry 5:
0202 0400 0100 0000 DE14 0000

工具分析结果：

wlia

发布了27 篇原创文章 · 获赞 2 · 访问量 6万+

私信关注