目録
Exifについて
2023-04-01
JPEGの中身
JPEG (Joint Photographic Experts Group) を開くと画像が表示される。それは人が見るために可視化したもの。実際にはバイナリデータと呼ばれるコンピュータが読み取るための文字列で構成されている。
コンピュータがバイナリデータ (0と1の2文字の組み合わせ) を認識する単位は1バイト (8ビット) のため、表現される文字パターンは28 ある。これはちょうど162 である。そのため16進数を2文字で1バイトを表すことができる。また、人にとっても8桁のデータを見るより2桁の方が見やすい。
JPEG画像データの先頭には\xff \xd8\x
JPEGの構造
JPEGにはこれからどんなデータが続くのかを表す「マーカ」がある。マーカは2バイトで表される (表1) 。
表1. JPEGのマーカ
マーカ名
(バイナリ表示)
意味
SOI (Start of Image)
\xff \xd8
JPEGデータの始まり
APP (application data)
\xff \xe0〜\xff \xef
メイン画像データ以外のデータ
SOF (Start of Frame)
\xff \xc0〜\xff \xc2
ハフマン関連
DQT (Define Quantization Table)
\xff \xdb
ハフマン関連
DHT (Define Huffman Table)
\xff \xc4
ハフマン関連
DRI (Define Restart Interval)
\xff \xdd
データ欠損時の修復用？
SOS (Start of Scan)
\xff \xda
メイン画像データの始まり
EOI (End of Image)
\xff \xd9
JPEGデータの終わり
「SOI」「SOS」「SOE」以外のマーカにはマーカを表す2バイトの続きにそれぞれ定義された情報が入っている。マーカの後の2バイトにはデータの長さの情報があり、n +2の長さを表している。+2されているのはデータの長さを表す分も合わせているから。ExifなどのデータはAPP (メイン画像データ以外のデータ) に含まれており、例えば\xff \xe1 \x04 \x10...\x04 \x10
Exifの規格
Exif (Exchangeable image file format) はCIPA (一般社団法人カメラ映像機器工業会, Camera & Imaging Products Association) がJEITA (社団法人電子情報技術産業協会, Japan Electronic Industry Development Association) と共同で策定したもの。
ExifはAPP内に挿入され、TIFF (Tag Image File Format) で使われているIFD (Image File Directory) 形式によって詳細にデータが区分されている。データの並びは「APPマーカ」「データの長さ」「Exif」「TIFF header」「0th IFD」「Exif IFD」「GPS IFD」 (「1st IFD」「JPEG Thumbnail」) で構成されている。Exif2.3の規格によれば圧縮サムネイルファイルがあると2個目のIFD「1st IFD」を追加する。
「TIFF header」は12バイトで構成され、この中に二つの重要な情報がある。
1つ目は3~4バイトにエンディアンと呼ばれるものがあり、CPUに依存してバイナリデータの読む向きが変化する。例えば「\x00 \x01」を数字にしたとき1と読み込むのはビッグエンディアン、逆さまにして「\x01 \x00」として257と読むのがリトルエンディアン。3~4バイトが\x4D \x4D\x49 \x49
2つ目は11~12バイトにTag数と呼ばれるものがある。tag数以降に「フィールド」と呼ばれる12バイトの塊がいくつあるのかを示している。tag数が10なら12バイトのフィールドが10個存在することになる。フィールド内には4つの「Tag」「Type」「Count」「Value Offset」という区分がある。「Tag」は何のフィールドかを表す固有の値で2バイト、「Type」は整数値やASCIIなどデータの種類を決定する値で2バイト、「Count」はデータの数を表し4バイト、「Value Offset」は実際にデータがある場所までの距離を表し4バイト、フィールドは合計で12バイトという構成になっている。「Value Offset」の4バイト内にデータを入れられる場合「Value Offset」は距離ではなく値が入る。「Type」がBYTE、SHORT、LONG、SLONGのどれかで「Count」が1の場合、「Type」がASCIIまたはUNDEFINEDで「Count」が4以下の場合である。その他は「Value Offset」で表される距離からデータが始まる。「Value Offset」のゼロ点はエンディアンが始まる位置である。
0th IFD
TIFF headerの後「0th IFD」が続く。「0th IFD」の中にはカメラ撮影時の情報やGPS情報がある。特にGPS情報はリスクが大きいので注意が必要。GPS情報はどこで撮影したのかわかるため思い出として残る。一方、デジタル機器の発展に伴い簡単にネットワーク上に画像をアップロードできるようになったためGPS情報の取り扱いが難しくなっている。というのも自宅で撮影したものの場合GPS情報は当然自宅なのである。出先で撮影したものならば観光地で撮影した写真とわかる。しかし、GPS情報が住宅街で屋内写真を撮っていた場合、自宅である可能性が高くなる。これは個人情報の特定に繋がってしまうので注意が必要ということ。
さて「0th IFD」の中身は「Tag」「Type」「Count」「Value Offset」で1つのフィールドがいくつか並んでいる。以下はある写真に入っていた内容 (表2) 。
表2. 0th IFD
Tag
(バイナリ表示)
Type
Count
Value Offset
画像入力機器のメーカ名
\x01 \x0f
ASCII
6
122
画像入力機器のモデル名
\x01 \x10
ASCII
25
128
画像方向
\x01 \x12
SHORT
1
1
画像の幅の解像度
\x01 \x1a
RATIONAL
1
154
画像の高さの解像度
\x01 \x1b
RATIONAL
1
162
画像の幅と高さの解像度の単位
\x01 \x28
SHORT
1
2
ファイル変更日時
\x01 \x32
ASCII
20
170
Exif IFDへのポインタ
\x87 \x69
LONG
1
190
GPS IFDへのポインタ
\x88 \x25
LONG
1
854
Exif IFD
「0th IFD」のオフセット値から移動したらまず2バイトでフィールドの数が示されている。そしてその後に、示された数だけ12バイトのフィールドが続く。以下はある写真に入っていた内容 (表3) 。
表3. Exif IFD
タグ
(バイナリ表示)
タイプ
カウント
オフセット
露出時間
\x82 \x9a
RATIONAL
1
652
Fナンバー
\x82 \x9d
RATIONAL
1
660
露出プログラム
\x88 \x22
SHORT
1
2
撮影感度
\x88 \x27
SHORT
1
100
感度種別
\x88 \x30
SHORT
1
2
推奨露光指数
\x88 \x32
LONG
1
100
Exifバージョン
\x90 \x00
UNDEFINED
4
25443
原画像データの生成日時
\x90 \x03
ASCII
20
668
ディジタルデジタルデータの作成日時
\x90 \x04
ASCII
20
688
各コンポーネントの意味
\x91 \x01
UNDEFINED
4
1026
シャッタースピード
\x92 \x01
SRATIONAL
1
732
絞り値
\x92 \x02
RATIONAL
1
740
露光補正値
\x92 \x04
SRATIONAL
1
748
レンズ最小F値
\x92 \x05
RATIONAL
1
756
測光方式
\x92 \x07
SHORT
1
5
フラッシュ
\x92 \x09
SHORT
1
0
レンズ焦点距離
\x92 \x0a
RATIONAL
1
764
DataTimeのサブセック
\x92 \x90
ASCII
3
13875
DataTimeOriginalのサブセック
\x92 \x91
ASCII
3
13875
DataTimeDigitizedのサブセック
\x92 \x92
ASCII
3
13875
対応フラッシュピックスバージョン
\xa0 \x00
UNDEFINED
4
24673
色空間情報
\xa0 \x01
SHORT
1
1
実効画像幅
\xa0 \x02
LONG
1
1024
実効画像高さ
\xa0 \x03
LONG
1
768
焦点面の幅の解像度
\xa2 \x0e
RATIONAL
1
772
焦点面の高さの解像度
\xa2 \x0f
RATIONAL
1
780
焦点面解像度単位
\xa2 \x10
SHORT
1
2
個別画像処理
\xa4 \x01
SHORT
1
0
露出モード
\xa4 \x02
SHORT
1
0
ホワイトバランス
\xa4 \x03
SHORT
1
0
デジタルズーム倍率
\xa4 \x04
RATIONAL
1
788
撮影シーンタイプ
\xa4 \x06
SHORT
1
0
カメラシリアル番号
\xa4 \x31
ASCII
13
796
レンズの仕様情報
\xa4 \x32
RATIONAL
4
810
レンズシリアル番号
\xa4 \x35
ASCII
11
842
GPS IFD
「GPS IFD」も「Exif IFD」と同様に2バイトでフィールドの数が表される。経度と緯度の値が上記のリスクに当たる場所。以下はある写真に入っていた内容 (表4) 。
表4. GPS IFD
タグ
(バイナリ表示)
タイプ
カウント
オフセット
GPSタグのバージョン
\x00 \x00
BYTE
4
515
北緯 (N) or 南緯 (S)
\x00 \x01
ASCII
2
19968
緯度 (数値)
\x00 \x02
RATIONAL
3
968
東経 (E) or 西経 (W)
\x00 \x03
ASCII
2
17664
軽度 (数値)
\x00 \x04
RATIONAL
3
992
高度の基準
\x00 \x05
BYTE
1
0
高度 (数値)
\x00 \x06
RATIONAL
1
1016
GPS受信機の状態
\x00 \x09
ASCII
2
16640
測位に用いた地図データ
\x00 \x12
ASCII
7
1024
参考
