Co to jest TIFF? Format skanów, druku i archiwów

TIFF to wspólny język zeskanowanych dokumentów, profesjonalnych fotografii, plików do druku i zdjęć satelitarnych. Bezstratny zapis, wysoka głębia bitowa, obsługa CMYK i wiele stron w jednym pliku czynią go niezastąpionym dla archiwistów i drukarzy. Ta sama elastyczność sprawia, że pliki są ogromne, a TIFF niemal nie występuje w sieci. W tym artykule omawiamy historię TIFF od Aldus do Adobe, jego budowę opartą na znacznikach, opcje kompresji, rozszerzenia takie jak GeoTIFF, typowe problemy oraz konwersję plików TIFF do JPG lub PNG.

Czym jest TIFF?

TIFF (Tagged Image File Format) to oparty na znacznikach (tagach) format plików, zaprojektowany do przechowywania obrazów rastrowych i wymiany ich między programami. Rozszerzenia to .tif i .tiff, a typ MIME to image/tiff. Słowami specyfikacji TIFF 6.0: TIFF nie jest językiem drukarki ani językiem opisu strony; jego celem jest opis i przechowywanie danych obrazu rastrowego.

TIFF wyróżnia to, że nie jest przywiązany do jednej metody kompresji ani jednego modelu kolorów. Library of Congress opisuje TIFF jako opakowanie dla różnych kodowań strumienia bitów, które mogą używać różnych schematów kompresji i reprezentacji kolorów.

Historia: Aldus, Microsoft i Adobe

• Jesień 1986: po serii spotkań z producentami skanerów i twórcami oprogramowania Aldus Corporation opublikowała pierwszą specyfikację TIFF. Ponieważ poprzedziły ją dwa duże szkice, ta wersja to w praktyce „3.0”. Celem był wspólny format dla skanerów biurkowych.
• Kwiecień 1987: wersja 4.0, głównie drobne usprawnienia.
• Październik 1988: wersja 5.0 od Aldus i Microsoftu dodała obrazy z paletą kolorów i kompresję LZW.
• 3 czerwca 1992: opublikowano TIFF w wersji 6.0, będący do dziś punktem odniesienia. Dodał definicje obrazów CMYK, YCbCr i CIE L*a*b*, obrazy kafelkowe i kompresję JPEG, a specyfikację podzielił na „Baseline” i „Extensions”.
• 1994: Adobe przejęło Aldus, a wraz z nim prawa do specyfikacji TIFF.
• 1995 i 2002: ukazały się dwa uzupełnienia w formie notatek technicznych PageMakera i Photoshopa. Uzupełnienie z 2002 roku zdefiniowało kompresję Deflate (ZIP) i poprawiło wcześniejszy, wadliwy opis kompresji JPEG w TIFF.

Budowa techniczna

Nagłówek i kolejność bajtów

Każdy plik TIFF zaczyna się od 8-bajtowego nagłówka. Pierwsze dwa bajty określają kolejność bajtów: II (Intel, little-endian) lub MM (Motorola, big-endian). Potem następują liczba 42 i przesunięcie pierwszego katalogu pliku obrazu (IFD). Szesnastkowo TIFF zaczyna się od 49 49 2A 00 albo od 4D 4D 00 2A.

Katalogi IFD i znaczniki

IFD (Image File Directory) to lista pól opisujących obraz. Każde pole to 12-bajtowy rekord: numer znacznika, typ danych, liczba wartości oraz sama wartość lub jej przesunięcie. Podstawowe znaczniki to m.in. ImageWidth, ImageLength, BitsPerSample, Compression, PhotometricInterpretation, XResolution i YResolution, a także położenie danych (StripOffsets lub TileOffsets). Ponieważ czytniki mogą pomijać znaczniki, których nie rozumieją, format łatwo rozszerzać; to zarazem siła TIFF i źródło jego problemów ze zgodnością.

Pasy, kafelki i pliki wielostronicowe

Dane pikseli są przechowywane w poziomych pasach (strips) albo w kwadratowych kafelkach (tiles) wprowadzonych w TIFF 6.0. Kafelki pozwalają programom odczytywać tylko widoczny fragment bardzo dużego obrazu, co ma znaczenie przy mapach i mikroskopii. Ponieważ każdy IFD wskazuje też na następny, jeden plik może zawierać wiele obrazów (podplików). W ten sposób przechowuje się wielostronicowe faksy i zeskanowane dokumenty, a TIFF-FX (RFC 3949) definiuje oparty na TIFF format dla faksu internetowego.

Limit rozmiaru pliku i BigTIFF

Według TIFF 6.0 największy możliwy plik TIFF ma 2^32 bajtów, czyli około 4 GB, ponieważ przesunięcia są zapisywane jako liczby 32-bitowe. Dla bardzo dużych obrazów opracowano BigTIFF, który używa przesunięć 64-bitowych, ale jego obsługa w aplikacjach pozostaje ograniczona.

Modele kolorów, głębia bitowa i przezroczystość

TIFF 6.0 definiuje jako funkcje Baseline obrazy dwupoziomowe (czarno-białe), w skali szarości, z paletą i RGB. Rozszerzenia dodają CMYK do druku, YCbCr do wideo i JPEG oraz niezależny od urządzenia CIE L*a*b*. Oprócz 8 bitów na kanał możliwe są próbki 16-bitowe (nawet zmiennoprzecinkowe); 16-bitowy TIFF jest powszechny w profesjonalnej fotografii i obrazowaniu naukowym. Dodatkowe kanały (ExtraSamples) można zadeklarować jako alfa, więc TIFF może przenosić przezroczystość. Programy takie jak Photoshop potrafią też zapisywać w TIFF warstwy za pomocą własnych prywatnych znaczników, ale nie każdy program umie te warstwy odczytać.

Opcje kompresji

W 1992 roku LZW przeniesiono z części Baseline do części Extensions z powodu kwestii licencyjnych. Według Library of Congress odpowiedni patent wygasł w 2003 roku w USA i w 2004 roku w Europie i Japonii, więc dziś LZW można używać swobodnie.

Typowe zastosowania

• Skanowanie i archiwa cyfrowe: TIFF jest szeroko stosowany jako format wzorcowy dla skanów. Library of Congress podaje, że na początku 2022 roku przechowywała ponad 3,5 petabajta plików TIFF, a wytyczne FADGI, których współtworzeniem kieruje, przewidują TIFF dla plików wzorcowych.
• Druk i wydawnictwa: obsługa CMYK i bezstratny zapis przez wiele lat czyniły TIFF standardem dla obrazów wysyłanych do druku.
• Profesjonalna fotografia: 16-bitowe wersje wzorcowe eksportowane z plików RAW są często zapisywane jako TIFF. Wiele formatów RAW aparatów samo opiera się na strukturze TIFF (TIFF/EP, ISO 12234-2).
• Systemy informacji geograficznej (GeoTIFF): opracowany na początku lat 90. GeoTIFF dodaje do znaczników TIFF informacje o współrzędnych i odwzorowaniu. Wersja 1.0 została zdefiniowana w listopadzie 1995 roku; dziś to norma OGC GeoTIFF 1.1, szeroko stosowana dla zdjęć satelitarnych i lotniczych oraz numerycznych modeli terenu.
• Medycyna i nauka: mikroskopy, teleskopy i aparatura laboratoryjna wybierają TIFF ze względu na wysoką głębię bitową i bezstratny zapis.
• Faks: wielostronicowy, czarno-biały TIFF z kompresją CCITT to klasyczny format faksu.

Obsługa

TIFF otwierają Zdjęcia w Windows, Podgląd w macOS, Photoshop, GIMP, Affinity Photo oraz programy GIS, takie jak QGIS. W sieci jest inaczej: według MDN przeglądarki inne niż Safari nie wyświetlają obrazów TIFF natywnie, więc TIFF nie jest używany w treściach stron, choć często udostępnia się pliki TIFF do pobrania na potrzeby precyzyjnej edycji lub druku.

Zalety i wady

Typowe problemy i jak je rozwiązać

Plik TIFF jest za duży

Jedna zeskanowana strona jako TIFF może mieć kilkadziesiąt megabajtów. Aby ją udostępnić, konwersja TIFF do JPG zwykle zmniejsza ją do kilkuset kilobajtów. Aby zachować szczegóły bez strat, przekonwertuj TIFF do PNG; w porównaniu z nieskompresowanym TIFF plik PNG jest często znacznie mniejszy. Kopię archiwalną zachowaj jako TIFF; ponowny zapis z kompresją LZW lub Deflate również oszczędza miejsce bez strat.

Program lub strona nie otwiera pliku TIFF

Albo program w ogóle nie obsługuje TIFF, albo plik używa kompresji, modelu kolorów (CMYK, Lab) lub głębi bitowej, z którą program sobie nie radzi. W obu przypadkach pomaga konwersja do JPG lub PNG.

Wyświetla się tylko pierwsza strona wielostronicowego TIFF

Wiele przeglądarek obrazów i konwerterów odczytuje tylko pierwszy IFD. Nasze konwertery TIFF również konwertują tylko pierwszą stronę. Jeśli potrzebujesz wszystkich stron, najpierw podziel plik na pojedyncze strony; po przekonwertowaniu stron do JPG możesz połączyć je w jeden PDF za pomocą konwersji JPG do PDF.

Kolory zmieniły się po konwersji

Pliki TIFF w CMYK lub z szeroką gamą kolorów przygotowane do druku są konwertowane do sRGB na potrzeby ekranów i sieci, a zwłaszcza nasycone kolory mogą się nieco przesunąć. Pliki 16-bitowe są też w JPG i PNG redukowane do 8 bitów na kanał.

Nie da się zapisać pliku większego niż 4 GB

Osiągnięto limit standardowego TIFF. Zapisz plik w programie obsługującym BigTIFF albo podziel obraz na części.

Wskazówki dotyczące konwersji

• JPG do udostępniania i sieci: najmniejszy i najbardziej zgodny wynik dla zdjęć i kolorowych skanów.
• PNG do tekstu, rysunków kreskowych i edycji: bezstratny, więc ostre krawędzie pozostają nienaruszone.
• Wciąż za duży? Zmniejsz przekonwertowany plik narzędziem do zmiany rozmiaru obrazu albo doprowadź go do docelowego rozmiaru narzędziem do kompresji obrazów; oba działają w Twojej przeglądarce.
• Zachowaj oryginał: archiwizuj oryginał każdego pliku TIFF, który konwertujesz do JPG; powrót z JPG do TIFF nie przywraca utraconych szczegółów.

Uwaga: ponieważ większość przeglądarek nie potrafi odczytać TIFF, na naszych stronach konwersji TIFF pliki są przesyłane na nasze serwery bezpiecznym połączeniem, tam konwertowane i usuwane najpóźniej w ciągu 30 minut.

Najczęściej zadawane pytania

Czy jest różnica między TIF a TIFF?

Nie. Oba to rozszerzenia tego samego formatu; .tif pochodzi ze starszych systemów ograniczonych do trzyznakowych rozszerzeń.

Czy TIFF jest bezstratny?

Przeważnie tak. TIFF bez kompresji oraz z kompresją LZW, Deflate, PackBits i CCITT jest bezstratny. TIFF z kompresją JPEG jest stratny.

Dlaczego pliki TIFF są takie duże?

TIFF zwykle przechowuje piksele bez kompresji stratnej, często w wysokiej głębi bitowej. JPG tego samego obrazu jest znacznie mniejszy dzięki kompresji stratnej.

Wysłać do drukarni TIFF czy PDF?

TIFF jest nadal powszechnie akceptowany w przypadku pojedynczych obrazów; w przypadku projektów łączących tekst i obrazy drukarnie zwykle proszą o PDF. Przed wysłaniem sprawdź wymagania drukarni.

Czy GeoTIFF otworzy się w zwykłej przeglądarce TIFF?

Tak, część obrazowa otwiera się jak każdy TIFF. Odczyt informacji o współrzędnych i odwzorowaniu wymaga programu GIS, takiego jak QGIS, a przy konwersji do JPG lub PNG te informacje przepadają.

Źródła

• Specyfikacja TIFF Revision 6.0 (Aldus, 3 czerwca 1992), PDF
• Library of Congress: TIFF, Revision 6.0
• OGC: GeoTIFF Standard
• MDN: Image file type and format guide
• Wikipedia: TIFF