Что такое TIFF? Формат для сканов, печати и архивов

TIFF - общий язык отсканированных документов, профессиональных фотографий, файлов для печати и спутниковых снимков. Хранение без потерь, высокая разрядность, поддержка CMYK и несколько страниц в одном файле делают его незаменимым для архивистов и типографий. Та же гибкость делает файлы огромными, поэтому в вебе TIFF почти не встречается. В этой статье расскажем об истории TIFF от Aldus до Adobe, о его структуре на основе тегов, вариантах сжатия, расширениях вроде GeoTIFF, типичных проблемах и о том, как конвертировать TIFF в JPG или PNG.

Что такое TIFF?

TIFF (Tagged Image File Format) - формат файлов на основе тегов, созданный для хранения растровых изображений и обмена ими между программами. Расширения файлов .tif и .tiff, MIME-тип image/tiff. Как сказано в спецификации TIFF 6.0, TIFF не является языком принтера или языком описания страниц; его задача - описывать и хранить растровые данные изображения.

Главная особенность TIFF в том, что он не привязан к одному методу сжатия или одной цветовой модели. Библиотека Конгресса США описывает TIFF как обертку для разных кодировок битового потока, которые могут использовать разные схемы сжатия и способы представления цвета.

История: Aldus, Microsoft и Adobe

• Осень 1986 года: после серии встреч с производителями сканеров и разработчиками программ компания Aldus Corporation опубликовала первую спецификацию TIFF. Поскольку ей предшествовали два крупных черновика, эта версия фактически считается «3.0». Цель была в том, чтобы дать настольным сканерам общий формат.
• Апрель 1987 года: редакция 4.0, в основном с небольшими улучшениями.
• Октябрь 1988 года: редакция 5.0 от Aldus и Microsoft добавила изображения с палитрой и сжатие LZW.
• 3 июня 1992 года: вышла редакция TIFF 6.0, которая до сих пор остается базовой. Она добавила описания изображений CMYK, YCbCr и CIE L*a*b*, тайловые изображения и сжатие JPEG, а также разделила спецификацию на части «Baseline» и «Extensions».
• 1994 год: Adobe купила Aldus, а вместе с ней и права на спецификацию TIFF.
• 1995 и 2002 годы: вышли два дополнения в виде технических заметок PageMaker и Photoshop. Дополнение 2002 года описало сжатие Deflate (ZIP) и исправило ранее ошибочное описание сжатия JPEG в TIFF.

Техническое устройство

Заголовок и порядок байтов

Каждый файл TIFF начинается с 8-байтового заголовка. Первые два байта задают порядок байтов: II (Intel, little-endian) или MM (Motorola, big-endian). Затем идут число 42 и смещение первого каталога файла изображения (IFD). В шестнадцатеричном виде TIFF начинается либо с 49 49 2A 00, либо с 4D 4D 00 2A.

IFD и теги

IFD (Image File Directory) - это список полей, описывающих изображение. Каждое поле занимает 12 байт: номер тега, тип данных, количество значений и само значение или его смещение. К основным тегам относятся ImageWidth, ImageLength, BitsPerSample, Compression, PhotometricInterpretation, XResolution и YResolution, а также расположение данных (StripOffsets или TileOffsets). Программы могут пропускать незнакомые теги, поэтому формат легко расширять; в этом одновременно сила TIFF и источник его проблем с совместимостью.

Полосы, тайлы и многостраничные файлы

Пиксели хранятся горизонтальными полосами (strips) или квадратными тайлами, появившимися в TIFF 6.0. Тайлы позволяют программе читать только видимую часть очень большого изображения, что важно для карт и микроскопии. Поскольку каждый IFD указывает и на следующий, в одном файле может быть несколько изображений (подфайлов). Так хранятся многостраничные факсы и отсканированные документы, а TIFF-FX (RFC 3949) описывает формат интернет-факса на основе TIFF.

Ограничение размера и BigTIFF

Согласно TIFF 6.0, максимальный размер файла TIFF составляет 2^32 байт, около 4 ГБ, потому что смещения записываются 32-битными числами. Для очень больших изображений был создан BigTIFF с 64-битными смещениями, но его поддержка в программах по-прежнему ограничена.

Цветовые модели, разрядность и прозрачность

TIFF 6.0 относит к базовым (Baseline) возможностям двухуровневые (черно-белые) изображения, изображения в оттенках серого, с палитрой и RGB. Расширения добавляют CMYK для печати, YCbCr для видео и JPEG и аппаратно-независимую модель CIE L*a*b*. Помимо 8 бит на канал возможны 16-битные отсчеты (и даже с плавающей запятой); 16-битный TIFF распространен в профессиональной фотографии и научной съемке. Дополнительные каналы (ExtraSamples) можно объявить альфа-каналом, так что TIFF умеет хранить прозрачность. Программы вроде Photoshop также могут записывать в TIFF слои с помощью собственных закрытых тегов, но читать эти слои умеет не каждая программа.

Варианты сжатия

В 1992 году LZW из-за лицензионных вопросов перенесли из части Baseline в часть Extensions. По данным Библиотеки Конгресса, соответствующий патент истек в 2003 году в США и в 2004 году в Европе и Японии, так что сегодня LZW можно использовать свободно.

Где используется TIFF

• Сканирование и цифровые архивы: TIFF широко применяется как мастер-формат для отсканированных изображений. Библиотека Конгресса сообщает, что в начале 2022 года хранила более 3,5 петабайта файлов TIFF, а рекомендации FADGI, в разработке которых она играет ведущую роль, используют TIFF для мастер-файлов.
• Печать и издательское дело: поддержка CMYK и хранение без потерь на многие годы сделали TIFF стандартом для изображений, отправляемых в печать.
• Профессиональная фотография: 16-битные мастер-копии, экспортированные из RAW, часто сохраняют в TIFF. Многие RAW-форматы камер сами построены на структуре TIFF (TIFF/EP, ISO 12234-2).
• Геоинформационные системы (GeoTIFF): GeoTIFF, разработанный в начале 1990-х, добавляет в теги TIFF сведения о координатах и проекции. Редакция 1.0 была определена в ноябре 1995 года; сегодня это стандарт OGC GeoTIFF 1.1, широко используемый для спутниковых и аэроснимков и моделей рельефа.
• Медицина и наука: микроскопы, телескопы и лабораторные приборы выбирают TIFF за высокую разрядность и хранение без потерь.
• Факс: многостраничный черно-белый TIFF со сжатием CCITT - классический формат факса.

Поддержка

TIFF открывают Фотографии Windows, Просмотр в macOS, Photoshop, GIMP, Affinity Photo и ГИС-программы вроде QGIS. В вебе ситуация другая: по данным MDN, браузеры, кроме Safari, не показывают изображения TIFF сами по себе, поэтому TIFF не используют для веб-контента, хотя файлы TIFF часто выкладывают для скачивания, чтобы их можно было точно редактировать или печатать.

Сильные и слабые стороны

Типичные проблемы и их решения

Файл TIFF слишком большой

Одна отсканированная страница в TIFF может занимать десятки мегабайт. Чтобы ей поделиться, конвертация TIFF в JPG обычно уменьшает ее до нескольких сотен килобайт. Чтобы сохранить детали без потерь, конвертируйте TIFF в PNG; по сравнению с несжатым TIFF файл PNG часто намного меньше. Архивную копию храните в TIFF; повторное сохранение со сжатием LZW или Deflate тоже экономит место без потерь.

Программа или сайт не открывает TIFF

Либо программа вообще не поддерживает TIFF, либо файл использует метод сжатия, цветовую модель (CMYK, Lab) или разрядность, с которыми она не справляется. В обоих случаях помогает конвертация в JPG или PNG.

Из многостраничного TIFF видна только первая страница

Многие просмотрщики и конвертеры читают только первый IFD. Наши конвертеры TIFF тоже обрабатывают только первую страницу. Если нужны все страницы, сначала разделите файл на отдельные страницы; после конвертации страниц в JPG их можно объединить в один PDF с помощью JPG в PDF.

После конвертации изменились цвета

Файлы TIFF в CMYK или с широким цветовым охватом, подготовленные для печати, переводятся в sRGB для экранов и веба, и особенно насыщенные цвета могут немного сместиться. Кроме того, 16-битные файлы в JPG и PNG сокращаются до 8 бит на канал.

Файл больше 4 ГБ не сохраняется

Вы достигли предела стандартного TIFF. Сохраните файл в программе с поддержкой BigTIFF или разделите изображение на части.

Советы по конвертации

• JPG для обмена и веба: самый компактный и совместимый результат для фотографий и цветных сканов.
• PNG для текста, штриховой графики и редактирования: без потерь, поэтому четкие края сохраняются.
• Файл все еще слишком большой? Уменьшите результат с помощью инструмента изменить размер изображения или доведите его до нужного веса инструментом сжать изображение; оба работают в вашем браузере.
• Сохраняйте оригинал: архивируйте исходник каждого TIFF, который конвертируете в JPG; обратная конвертация из JPG в TIFF не вернет утраченные детали.

Примечание: большинство браузеров не умеет читать TIFF, поэтому на наших страницах конвертации TIFF файлы загружаются на наши серверы по защищенному соединению, конвертируются там и удаляются не позднее чем через 30 минут.

Часто задаваемые вопросы

Есть ли разница между TIF и TIFF?

Нет. Это два расширения одного и того же формата; .tif появилось в старых системах, где расширение ограничивалось тремя символами.

TIFF хранит изображение без потерь?

Как правило, да. TIFF без сжатия и со сжатием LZW, Deflate, PackBits и CCITT хранит данные без потерь. TIFF со сжатием JPEG теряет качество.

Почему файлы TIFF такие большие?

TIFF обычно хранит пиксели без сжатия с потерями, часто с высокой разрядностью. JPG того же изображения гораздо меньше благодаря сжатию с потерями.

Что отправлять в типографию: TIFF или PDF?

Для отдельных изображений TIFF по-прежнему принимают повсеместно; для макетов, сочетающих текст и изображения, типографии обычно просят PDF. Перед отправкой уточните требования типографии.

Откроется ли GeoTIFF в обычном просмотрщике TIFF?

Да, сама картинка открывается как любой TIFF. Чтобы прочитать сведения о координатах и проекции, нужна ГИС-программа вроде QGIS, а при конвертации в JPG или PNG эти сведения теряются.

Источники

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