Xem dữ liệu EXIF trong bất kỳ hình ảnh BAYER nào

EXIF (Exchangeable Image File Format) là một khối siêu dữ liệu chụp chứa các thông tin như phơi sáng, ống kính, dấu thời gian và thậm chí cả GPS, được máy ảnh và điện thoại nhúng vào tệp hình ảnh. Nó sử dụng một hệ thống thẻ kiểu TIFF được đóng gói bên trong các định dạng như JPEG và TIFF. Nó rất cần thiết cho khả năng tìm kiếm, sắp xếp và tự động hóa trong các thư viện ảnh, nhưng việc chia sẻ bất cẩn có thể dẫn đến rò rỉ dữ liệu không mong muốn (ExifTool và Exiv2 giúp dễ dàng kiểm tra điều này).

Ở cấp độ thấp, EXIF sử dụng lại cấu trúc Thư mục tệp hình ảnh (IFD) của định dạng TIFF và, trong JPEG, nằm bên trong điểm đánh dấu APP1 (0xFFE1), lồng một tệp TIFF nhỏ một cách hiệu quả vào bên trong một vùng chứa JPEG (tổng quan về JFIF; cổng thông số kỹ thuật của CIPA). Đặc tả chính thức — CIPA DC-008 (EXIF), hiện ở phiên bản 3.x — ghi lại bố cục IFD, các loại thẻ và các ràng buộc (CIPA DC-008; tóm tắt đặc tả). EXIF xác định một IFD phụ GPS chuyên dụng (thẻ 0x8825) và một IFD có khả năng tương tác (0xA005) (bảng thẻ Exif).

Chi tiết triển khai rất quan trọng. Các tệp JPEG điển hình bắt đầu bằng một đoạn JFIF APP0, theo sau là EXIF trong APP1. Các trình đọc cũ hơn mong đợi JFIF trước, trong khi các thư viện hiện đại phân tích cả hai mà không gặp vấn đề gì (ghi chú đoạn APP). Trong thực tế, các trình phân tích cú pháp đôi khi giả định thứ tự APP hoặc giới hạn kích thước mà thông số kỹ thuật không yêu cầu, đó là lý do tại sao các nhà phát triển công cụ ghi lại các hành vi cụ thể và các trường hợp đặc biệt (hướng dẫn siêu dữ liệu Exiv2; tài liệu ExifTool).

EXIF không chỉ giới hạn ở JPEG/TIFF. Hệ sinh thái PNG đã tiêu chuẩn hóa đoạn eXIf để mang dữ liệu EXIF trong các tệp PNG (hỗ trợ ngày càng tăng, và thứ tự đoạn so với IDAT có thể quan trọng trong một số triển khai). WebP, một định dạng dựa trên RIFF, chứa EXIF, XMP và ICC trong các đoạn chuyên dụng (vùng chứa WebP RIFF; libwebp). Trên các nền tảng của Apple, Image I/O bảo toàn dữ liệu EXIF khi chuyển đổi sang HEIC/HEIF, cùng với dữ liệu XMP và thông tin nhà sản xuất (kCGImagePropertyExifDictionary).

Nếu bạn đã từng tự hỏi làm thế nào các ứng dụng suy ra cài đặt máy ảnh, bản đồ thẻ EXIF là câu trả lời: Make, Model,FNumber, ExposureTime, ISOSpeedRatings, FocalLength, MeteringMode, và nhiều hơn nữa nằm trong các IFD phụ chính và EXIF (thẻ Exif; thẻ Exiv2). Apple hiển thị chúng thông qua các hằng số Image I/O như ExifFNumber và GPSDictionary. Trên Android, AndroidX ExifInterface đọc và ghi dữ liệu EXIF trên JPEG, PNG, WebP và HEIF.

Định hướng, Thời gian và các vấn đề khác

Định hướng hình ảnh đáng được đề cập đặc biệt. Hầu hết các thiết bị lưu trữ pixel “nguyên trạng” và ghi lại một thẻ cho người xem biết cách xoay khi hiển thị. Đó là thẻ 274 (Orientation) với các giá trị như 1 (bình thường), 6 (90° theo chiều kim đồng hồ), 3 (180°), 8 (270°). Việc không tuân thủ hoặc cập nhật không chính xác thẻ này sẽ dẫn đến ảnh bị xoay, hình thu nhỏ không khớp và lỗi học máy ở các giai đoạn xử lý tiếp theo (thẻ định hướng;hướng dẫn thực tế). Trong các quy trình xử lý, việc chuẩn hóa thường được áp dụng bằng cách xoay pixel vật lý và đặt Orientation=1(ExifTool).

Việc chấm công phức tạp hơn vẻ ngoài của nó. Các thẻ lịch sử như DateTimeOriginal thiếu múi giờ, điều này làm cho các cảnh quay xuyên biên giới trở nên mơ hồ. Các thẻ mới hơn thêm thông tin về múi giờ — ví dụ: OffsetTimeOriginal — để phần mềm có thể ghi lại DateTimeOriginal cộng với một độ lệch UTC (ví dụ: -07:00) để sắp xếp và tương quan địa lý chính xác (thẻ OffsetTime*;tổng quan về thẻ).

EXIF so với IPTC so với XMP

EXIF cùng tồn tại — và đôi khi chồng chéo — với Siêu dữ liệu ảnh IPTC (tiêu đề, người tạo, quyền, chủ đề) và XMP, khuôn khổ dựa trên RDF của Adobe được tiêu chuẩn hóa thành ISO 16684-1. Trong thực tế, phần mềm được triển khai đúng cách sẽ dung hòa dữ liệu EXIF do máy ảnh tạo ra với dữ liệu IPTC/XMP do người dùng nhập vào mà không loại bỏ một trong hai (hướng dẫn IPTC;LoC trên XMP;LoC trên EXIF).

Quyền riêng tư và bảo mật

Các vấn đề về quyền riêng tư khiến EXIF trở thành một chủ đề gây tranh cãi. Gắn thẻ địa lý và số sê-ri thiết bị đã tiết lộ các vị trí nhạy cảm nhiều hơn một lần; một ví dụ điển hình là bức ảnh Vice năm 2012 của John McAfee, trong đó tọa độ GPS EXIF được cho là đã tiết lộ tung tích của anh ta (Wired;The Guardian). Nhiều nền tảng xã hội xóa hầu hết dữ liệu EXIF khi tải lên, nhưng các triển khai khác nhau và thay đổi theo thời gian. Bạn nên xác minh điều này bằng cách tải xuống các bài đăng của riêng bạn và kiểm tra chúng bằng một công cụ thích hợp (trợ giúp về phương tiện truyền thông của Twitter;trợ giúp của Facebook;trợ giúp của Instagram).

Các nhà nghiên cứu bảo mật cũng theo dõi chặt chẽ các trình phân tích cú pháp EXIF. Các lỗ hổng trong các thư viện được sử dụng rộng rãi (ví dụ: libexif) đã bao gồm tràn bộ đệm và đọc ngoài giới hạn, được kích hoạt bởi các thẻ bị định dạng sai. Những thẻ này dễ dàng tạo ra vì EXIF là một tệp nhị phân có cấu trúc ở một nơi có thể dự đoán được (cảnh báo;tìm kiếm NVD). Điều quan trọng là phải cập nhật các thư viện siêu dữ liệu và xử lý hình ảnh trong một môi trường biệt lập (sandbox) nếu chúng đến từ các nguồn không đáng tin cậy.

Mẹo thực tế

• Quản lý thông tin vị trí một cách có ý thức: tắt tính năng gắn thẻ địa lý của máy ảnh khi thích hợp hoặc xóa dữ liệu GPS khi xuất. Giữ một bản gốc riêng nếu bạn cần dữ liệu sau này (ExifTool;Exiv2 CLI).
• Chuẩn hóa định hướng và dấu thời gian trong các quy trình xử lý, lý tưởng nhất là ghi lại vòng quay vật lý và xóa các thẻ không rõ ràng (hoặc thêm OffsetTime*). (Định hướng;OffsetTime*).
• Bảo toàn siêu dữ liệu mô tả (tín dụng/quyền) bằng cách ánh xạ EXIF↔IPTC↔XMP theo hướng dẫn IPTC hiện tại và ưu tiên XMP cho các trường phong phú, có thể mở rộng.
• Đối với PNG/WebP/HEIF, hãy xác minh rằng các thư viện của bạn thực sự đọc và ghi dữ liệu ở các vị trí EXIF/XMP hiện đại; đừng cho rằng có sự tương đương với JPEG (PNG eXIf;vùng chứa WebP;Image I/O).
• Luôn cập nhật các phần phụ thuộc, vì siêu dữ liệu là một mục tiêu thường xuyên cho các cuộc tấn công vào trình phân tích cú pháp (cảnh báo libexif).

Được sử dụng một cách chu đáo, EXIF là một yếu tố quan trọng cung cấp năng lượng cho các danh mục ảnh, quy trình công việc về quyền và các đường ống thị giác máy tính. Được sử dụng một cách ngây thơ, nó trở thành một dấu vết kỹ thuật số mà bạn có thể không muốn chia sẻ. Tin tốt: hệ sinh thái — thông số kỹ thuật, API hệ điều hành và công cụ — cung cấp cho bạn quyền kiểm soát bạn cần (CIPA EXIF;ExifTool;Exiv2;IPTC;XMP).

Đọc thêm và tài liệu tham khảo

• CIPA EXIF DC-008 (cổng thông số kỹ thuật)
• Tham chiếu thẻ ExifTool (EXIF) • Các đoạn JPEG APP
• Tham chiếu thẻ Exiv2 • Tổng quan về siêu dữ liệu
• PNG: đoạn phụ eXIf
• Vùng chứa và siêu dữ liệu WebP RIFF
• Apple Image I/O • kCGImagePropertyExifDictionary
• AndroidX ExifInterface
• Siêu dữ liệu ảnh IPTC
• Adobe XMP (ISO 16684-1)
• Thư viện Quốc hội: định dạng EXIF • Thư viện Quốc hội: XMP
• cảnh báo bảo mật libexif • NVD: libexif
• Wired về sự cố McAfee EXIF