TIFF сурет форматы: тарихы мен ерекшеліктері

Кіріспе

Сурет файлдарының түрлерінің сериясы

Тагталған сурет файл пішімі, көбінесе TIFF немесе TIF деп қысқартылатын, растрлік графикалық суреттерді сақтауға арналған сурет файл пішімі. Ол графикалық суретшілер, баспа индустриясы және фотографтар арасында кеңінен танымал. TIFF сканерлеу, факс жіберу, мәтін өңдеу, оптикалық таңбаларды тану, суреттерді өңдеу, үстел баспасы және беттік макеттеу бағдарламаларымен үйлесімді. Бұл формат Aldus Corporation компаниясы үстел баспасы үшін жасаған. 1992 жылы 6.0 нұсқасы жарияланды, ал 1994 жылы Aldus компаниясын Adobe Systems сатып алғаннан кейін авторлық құқық жаңартылды. Форматқа ұсақ өзгерістер енгізген бірнеше Aldus немесе Adobe техникалық ескертулері жарияланды. Сондай-ақ, TIFF/EP (ISO 12234 2), TIFF/IT (ISO 12639), TIFF F (RFC 2306) және TIFF FX (RFC 3949) сияқты бірнеше стандарттар TIFF 6.0 негізінде құрылды.

Тарих

TIFF 1980-ші жылдардың ортасындағы жұмыс үстелі сканерлерін өндірушілерді көптеген жеке форматтардың орнына ортақ сканерленген кескін файл пішіміне келісуге бағытталған әрекет ретінде құрылды. Бастапқыда TIFF тек бинарлық кескін форматы болды (әр пиксел үшін тек екі мүмкін мән), себебі үстел сканерлері тек осыны ғана өңдей алатын. Сканерлердің қуаты артқан сайын және жұмыс үстелі компьютерлерінің дискілік жады көбейген сайын, TIFF сұр түсті кескіндерді, содан кейін түсті кескіндерді қабылдауға мүмкіндік алды. Бүгінде TIFF, JPEG және PNG сияқты, терең түсті кескіндер үшін танымал формат болып табылады. TIFF спецификациясының алғашқы нұсқасын Aldus Corporation 1986 жылдың күзінде екі ірі жобалық нұсқадан кейін жариялады. Оны 3.0 нұсқасы деп атауға болады. Ол түрлі сканер өндірушілері мен бағдарламалық жасақтаманы дамытушылармен өткізілген бірқатар кездесулерден кейін жарияланды. 1987 жылдың сәуірінде 4.0 нұсқасы шығарылды, ол негізінен шағын жақсартуларды қамтыды. 1988 жылдың қазан айында 5.0 нұсқасы шығарылды, ол палитралық түсті кескіндер мен LZW сығылымын қолдауды қосты. TIFF – күрделі формат, әр файлда әдетте аз ғана қолданылатын көптеген тагтарды анықтайды. Бұл форматтың көптеген әртүрлі подмножестволарын қолдайтын жүзеге асыруларға әкелді, соның салдарынан TIFF – «Мыңдаған үйлесімсіз файл форматтары» деген әзіл пайда болды. Бұл мәселе 6.0 нұсқасында шешілді.

Шолу

TIFF файлында бір немесе бірнеше кескін бар, олар спецификацияда қосалқы файлдар деп аталады. Бірнеше қосалқы файлды пайдаланудың негізгі себебі – бір файлда көп беттік телефаксты кодтау, бірақ әртүрлі қосалқы файлдар бір кескіннің әртүрлі нұсқалары болуы мүмкін, мысалы, әртүрлі ажыратымдылықта сканерленген. Файлда байттардың үздіксіз тізбегі болмай, әр қосалқы файл – дерек құрылымы болып табылады, оның жоғарғы деңгейдегі элементі кескін файлдары каталогы (IFD) деп аталады. Базалық TIFF оқырмандарына тек бірінші қосалқы файлды пайдалану қажет, бірақ әр IFD келесі IFD-ге сілтеме жасау үшін өрісше ие. IFD-лерде TIFF-тің атымен аталатын тегтер орналасқан. Әр IFD-де бір немесе бірнеше жазба бар, олардың әрқайсысы өз тегімен анықталады. Тегтер – кездейсоқ 16 биттік сандар; TIFF деректерін талқылау кезінде жиі қолданылатын олардың символдық аттары, мысалы, ImageWidth, файлдың өзінде нақты көрінбейді. Әр IFD жазбасы форматтың жалпы ережелеріне сәйкес декодталуы мүмкін, бірақ бұл мәннің нені білдіретіні тегке байланысты. Бір IFD-де белгілі бір тегке қатысты бірден артық жазба болмауы тиіс. Кейбір тегтер нақты кескін деректеріне сілтеме жасау үшін, ал кейбіреулері кескін деректерін қалай түсіндіру керектігін көрсетеді, ал қалғандары кескін метадеректері үшін қолданылады. TIFF кескіндері пикселдердің тіктөртбұрышты торларынан тұрады. Бұл геометрияның екі осі көлденең (немесе X, немесе ені) және тік (немесе Y, немесе ұзындығы) деп аталады. Көлденең және тік ажыратымдылық бірдей болуы міндетті емес (өйткені телефакста олар әдетте бірдей болмайды). Базалық TIFF кескінінің тік диапазоны бір немесе бірнеше жолаққа бөлінеді, олар жеке кодталады (әсіресе, сығылады). Тарихи тұрғыдан бұл TIFF оқырмандарына (факс машиналары сияқты) сығылмаған деректерді сақтау мүмкіндігі шектеулі болғандықтан, бір жолақ декодталып, содан кейін дереу басылатын еді, бірақ қазіргі спецификация оны «көбірек өңдеу икемділігі және тиімді I/O буферлеуі» арқылы қажеттейді. RFC 3949-дағы факс стандарты осы TIFF спецификацияларына негізделген. TIFF 6.0-де анықталған негізгі «тегтер жиынтығын» қатаң қолданатын, сығылу технологиясын TIFF 6.0-де анықталған әдістермен шектейтін және жасалған барлық құжаттар үшін бірнеше көздермен тиісті түрде сынақтан өткізілген және тексерілген TIFF файлдарын құжаттарды сақтау үшін пайдалануға болады. Мазмұн және құжат басқару саласында TIFF файлдарын пайдаланумен байланысты жиі кездесетін мәселелер құрылымдарда меншік тақырыптар болғанда, дұрыс құжатталмағанда немесе TIFF деректер жиынтығының айналасында «қаптамалар» немесе басқа контейнерлер болғанда, немесе дұрыс емес сығылу технологиялары қолданылғанда немесе осы сығылу технологиялары дұрыс іске асырылмағанда туындайды. TIFF-тің нұсқаларын құжатты сканерлеу және мазмұн/құжат басқару жүйелерінде CCITT IV тобының 2D сығылуын қолдана отырып пайдалануға болады, ол қара-ақ (битоналды, монохромды) кескіндерді, сондай-ақ түсті қолдайтын басқа сығылу технологияларын қолдайды. Сақтау сыйымдылығы мен желілік өткізу қабілеті бүгінгі серверлік ортада көбінесе кездесетіннен гөрі маңыздырақ болған кезде, жоғары көлемді сақтауды сканерлеу үшін құжаттар қара-ақ түсте (түсті немесе сұр түсті емес) сканерленді, сақтау сыйымдылығын үнемдеу үшін. TIFF 6.0-қа SampleFormat тегін қосу TIFF файлдарына пикселдік деректердің кеңейтілген түрлерін, соның ішінде арнасына 8 биттен астам бүтін санды және қалқыма нүктелі кескіндерді өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл тег TIFF 6.0-ді ғылыми кескін өңдеу үшін тиімді форматқа айналдырды, онда кеңейтілген дәлдік қажет. Мысалы, TIFF-ті интенсивтілік ажыратымдылығы фотосайтқа 16 битке дейін жететін ғылыми CCD камераларын пайдалана отырып алынған кескіндерді сақтау үшін қолдануға болады. Бір TIFF файлында кескіндер тізбегін сақтау да мүмкін және TIFF 6.0 бойынша рұқсат етіледі, егер көп беттік кескіндерге қатысты ережелер сақталса.

A TIFF file contains one or several images, termed subfiles in the specification. The basic use case for having multiple subfiles is to encode a multipage telefax in a single file, but it is also allowed to have different subfiles be different variants of the same image, for example scanned at different resolutions. Rather than being a continuous range of bytes in the file, each subfile is a data structure whose top level entity is called an image file directory (IFD). Baseline TIFF readers are only required to make use of the first subfile, but each IFD has a field for linking to a next IFD. The IFDs are where the tags for which TIFF is named are located. Each IFD contains one or several entries, each of which is identified by its tag. The tags are arbitrary 16 bit numbers; their symbolic names such as ImageWidth often used in discussions of TIFF data do not appear explicitly in the file itself. Each IFD entry has an associated value, which may be decoded based on general rules of the format, but it depends on the tag what that value then means. There may within a single IFD be no more than one entry with any particular tag. Some tags are for linking to the actual image data, other tags specify how the image data should be interpreted, and still other tags are used for image metadata. TIFF images are made up of rectangular grids of pixels. The two axes of this geometry are termed horizontal (or X, or width) and vertical (or Y, or length). Horizontal and vertical resolution need not be equal (since in a telefax they typically would not be equal). A baseline TIFF image divides the vertical range of the image into one or several strips, which are encoded (in particular: compressed) separately. Historically this served to facilitate TIFF readers (such as fax machines) with limited capacity to store uncompressed data — one strip would be decoded and then immediately printed — but the present specification motivates it by "increased editing flexibility and efficient I/O buffering". The Fax standard in RFC 3949 is based on these TIFF specifications. TIFF files that strictly use the basic "tag sets" as defined in TIFF 6.0 along with restricting the compression technology to the methods identified in TIFF 6.0 and are adequately tested and verified by multiple sources for all documents being created can be used for storing documents. Commonly seen issues encountered in the content and document management industry associated with the use of TIFF files arise when the structures contain proprietary headers, are not properly documented, or contain "wrappers" or other containers around the TIFF datasets, or include improper compression technologies, or those compression technologies are not properly implemented. Variants of TIFF can be used within document imaging and content/document management systems using CCITT Group IV 2D compression which supports black and white (bitonal, monochrome) images, among other compression technologies that support color. When storage capacity and network bandwidth was a greater issue than commonly seen in today's server environments, high volume storage scanning, documents were scanned in black and white (not in color or in grayscale) to conserve storage capacity. The inclusion of the SampleFormat tag in TIFF 6.0 allows TIFF files to handle advanced pixel data types, including integer images with more than 8 bits per channel and floating point images. This tag made TIFF 6.0 a viable format for scientific image processing where extended precision is required. An example would be the use of TIFF to store images acquired using scientific CCD cameras that provide up to 16 bits per photosite of intensity resolution. Storing a sequence of images in a single TIFF file is also possible, and is allowed under TIFF 6.0, provided the rules for multi page images are followed.

Егжей-тегжейлер

TIFF – бұл суреттердің геометриясын анықтайтын тақырып белгілерін (өлшемі, ажыратымдылығы, сурет деректерінің орналасуы, қолданылған сурет сығылымы) қоса отырып, бір файлда суреттер мен деректерді өңдеуге арналған икемді, бейімделетін файл форматы. Мысалы, TIFF файлы JPEG (жоғалтулы) және PackBits (жоғалтусыз) сығылған суреттерді қамтитын контейнер бола алады. TIFF файлы сондай-ақ векторлық қиылыс жолын (контурлар, кесілулер, сурет кадрлары) қамтуы мүмкін. Сурет деректерін жоғалтусыз форматта сақтау мүмкіндігі TIFF файлын пайдалы сурет архивіне айналдырады, себебі стандартты JPEG файлдарынан айырмашылығы, жоғалтусыз сығылуды (немесе сығылудың болмауын) пайдаланатын TIFF файлын сурет сапасын жоғалтпай өңдеуге және қайта сақтауға болады. Бұл TIFF-ті сығылған JPEG-ті ұстайтын контейнер ретінде қолданғанда орын алмайды. TIFF-тің басқа мүмкіндіктері – қабаттар мен беттер. TIFF файлдың көлемін азайту үшін LZW сығылымын, жоғалтусыз деректерді сығыру әдісін пайдалануға болады. Бұл мүмкіндіктің қолданылуы 2004 жылы патенттердің мерзімі біткенге дейін LZW техникасына байланысты шектеулерге тап болды. TIFF 6.0 спецификациясы мына бөліктерден тұрады: немесе "MM" үлкен енділік (әлде "Motorola byte ordering", шамамен 1980 жыл) TIFF файлындағы барлық екі байттық сөздер, қос сөздер және т.б. көрсетілген байт ретімен деп есептеледі. TIFF 6.0 спецификациясы талапқа сай TIFF оқырмандары екі байт ретін де (II және MM) қолдауы керек екенін көрсетеді; жазушылар кез келгенін пайдалана алады.

Басқа TIFF өрістері

TIFF оқу құралдары TIFF спецификациясында сипатталмаған жеке өрістерге кездесіп, оларды елеуге дайын болуы керек. TIFF оқу құралы, міндетті емес өрістер болмаған жағдайда да, TIFF файлын оқудан бас тартпауы керек. Осының салдарынан, TIFF-тің базалық мүмкіндіктері TIFF үшін ең төменгі ортақ деңгейге айналды. Базалық TIFF мүмкіндіктері TIFF кеңейтулерінде (TIFF 6.0 спецификациясының 2-бөлімінде анықталған) кеңейтіледі, бірақ кеңейтулер жеке таңбаларда да анықталуы мүмкін. TIFF кеңейтулері ресми түрде TIFF 6.0, 2-бөлім: TIFF кеңейтулері деп танылады. TIFF 6.0 спецификациясында анықталған TIFF кеңейтулерінің мысалдары: Бұл кескіндерді ағаш тәрізді құрылым бойынша анықтауға мүмкіндік береді. Әрбір кескіннің өз балаларының тізбегі болуы мүмкін, және әр баланың өзі кескін болып табылады. Көбінесе бұл, әртүрлі түс кеңістіктеріндегі кескіннің кішкентай көшірмелерін немесе бірнеше нұсқаларын ұсыну үшін қолданылады.

Плиткалар

TIFF кескіні бірнеше бөліктен тұруы мүмкін. Бір суреттегі барлық бөліктердің өлшемдері бірдей болады және олар бүкіл суреттен тәуелсіз сығылуы мүмкін, жолақтар сияқты (жоғарыда қараңыз). Бөліктенген суреттер TIFF 6.0, 2-бөлімінің құрамына кіреді: TIFF кеңейтімдері, сондықтан базалық TIFF оқырмандары бөліктенген суреттерді қолдауға міндетті емес.

Басқа кеңейтулер

TIFF 6.0 спецификациясына сәйкес (кіріспе), Adobe компаниясы Базалық TIFF құрамына бекітілмеген ұсынылған TIFF кеңейтулерін қолданатын барлық TIFF файлдары, егер олар баспа, жалпы графика немесе сурет алмасу саласына жатпаса, TIFF файлдары деп аталмауы керек немесе оларды негізгі TIFF файлдарынан ажырату үшін белгіленуі керек.

Үлкен ТІФФ

TIFF файлдық форматтары 32 биттік смещенияны қолданады, бұл файл өлшемін шамамен 4 ГБ-қа дейін шектейді. Кейбір іске асырулар тіпті таңбаланған 32 биттік смещенияны қолданып, шамамен 2 ГБ өлшемде мәселелерге ұшырайды. BigTIFF – 64 биттік смещенияны қолданатын және әлдеқайда үлкен файлдарды (көлемі 18 эксабайтқа дейін) қолдайтын TIFF форматының нұсқасы. BigTIFF файлдық форматтың спецификациясы 2007 жылы LibTIFF 4.0 нұсқасының әзірлемелік шығарылымында жүзеге асырылды және 2011 жылдың желтоқсанында тұрақты нұсқа ретінде жарияланды. Бағдарламалардың BigTIFF файлдық форматтарына қолдауы шектеулі.

Exif

Exif спецификациясы TIFF негізінде құрылған. Қысылмаған кескін деректері үшін Exif файлы бірнеше жеке тегтері бар TIFF файлынан тікелей жасалады. JPEG қысылған кескін деректері үшін Exif JPEG файл алмасу форматын пайдаланады, бірақ файлдың APP1 сегментіне TIFF файлын енгізеді. Сол кіріктірілген TIFF-тің бірінші IFD-і (Exif спецификациясында 0-шы деп аталады) кескін деректерін қамтымайды және тек негізгі кескінге қатысты метадеректерді сақтайды. Дегенмен, сол кіріктірілген TIFF-те екінші IFD-де (Exif спецификациясында 1-ші деп аталады) кішкентай кескін болуы мүмкін. Exif аудио файл форматы TIFF негізінде құрылмаған. Exif кескін метадеректері үшін, әсіресе камера параметрлері және геопозициялық деректер үшін көптеген жеке тегтерді анықтайды, бірақ олардың көпшілігі стандартты TIFF IFD-лерінде көрінбейді. Керісінше, олар негізгі IFD-дегі жеке тегтер арқылы көрсетілген жеке IFD-лерде орналасқан.

TIFF/IT P2

TIFF/IT P1 бірқатар шектеулерге ие болғандықтан, кеңейтілген формат әзірленді. ISO 12639:2004 стандарты жаңа кеңейтілген сәйкестік деңгейін – TIFF/IT P2 (профиль 2) енгізді. TIFF/IT P2, TIFF/IT P1-ге мынадай мүмкіндіктерді қосты:

TIFF/IT P1 спецификациясындағы жеке тегтер бастапқыда әзірлеушілерге нақты қосымшалар үшін арнайы функционалдылықты қосу жолдарын ұсыну үшін жасалған. Әзірлеушілер (мысалы, Scitex) жеке тегтерді белгілі бір басып шығару мәндерін немесе басқа да функционалдықты сақтау үшін пайдалана алады. Жеке тегтер әдетте 32768-ден үлкен немесе оған тең тег нөмірлерімен белгіленеді. Барлық жеке тегтер Adobe-ден (TIFF әкімшісі) сұралып, тіркелуі керек. 1992 жылы DDAP (Publication for Publication, кейіннен Digital Directions in Applications for Production) цифрлық жарнаманы жеткізуге қатысты талаптарды жасады. Бұл ANSI аккредиттелген CGATS (Графикалық өнер технологиясы стандарттары комитеті) қарауына ұсынылды, осы арқылы цифрлық жарнаманы жеткізу үшін аккредиттелген файл формат стандарты әзірленді. CGATS осы мақсат үшін баламаларын қарастырды және TIFF кейбір қажетті функционалдықты қолдамағанын қоспағанда, идеалды кандидат сияқты көрінді. CGATS, Aldus-тан (TIFF әкімшісі) өздерінің TIFF жеке тегтерінің блогын сұрады, нәтижесінде TIFF/IT пайда болды. Мысалы, түстер тізбегін анықтау мүмкіндігі 34017 тегі – Түстер тізбегі тегі арқылы жүзеге асырылады. TIFF/IT үшін ISO 12639:2004 (екінші басылым) стандарты ISO 12639:1998 стандартының орнын басты. Кейіннен ол ISO 12639:2004 / Amd. 1:2007 стандартында – TIFF/IT-де JBIG2 Amd2 қысымын қолдану арқылы да кеңейтілді.