Що таке TIFF? Формат для сканування, друку й архівів

TIFF - спільна мова сканованих документів, професійних фотографій, файлів для друку та супутникових знімків. Зберігання без втрат, висока бітова глибина, підтримка CMYK і кілька сторінок в одному файлі роблять його незамінним для архівістів і друкарів. Та сама гнучкість робить файли величезними й майже повністю тримає TIFF подалі від вебу. У цій статті розповідаємо про історію TIFF від Aldus до Adobe, його структуру на основі тегів, варіанти стиснення, розширення на кшталт GeoTIFF, типові проблеми і як конвертувати файли TIFF у JPG чи PNG.

Що таке TIFF?

TIFF (Tagged Image File Format) - формат файлів на основі тегів, призначений для зберігання растрових зображень і обміну ними між програмами. Розширення - .tif і .tiff, MIME-тип - image/tiff. За словами специфікації TIFF 6.0, TIFF не є мовою принтера чи мовою опису сторінок; його мета - описувати й зберігати растрові дані зображень.

Відмінність TIFF у тому, що він не прив'язаний до одного методу стиснення чи колірної моделі. Бібліотека Конгресу США описує TIFF як обгортку для різних кодувань бітового потоку, які можуть використовувати різні схеми стиснення та подання кольору.

Історія: Aldus, Microsoft і Adobe

• Осінь 1986 року: після низки зустрічей із виробниками сканерів і розробниками програм Aldus Corporation опублікувала першу специфікацію TIFF. Оскільки їй передували дві великі чернетки, ця версія фактично є "3.0". Мета полягала в спільному форматі для настільних сканерів.
• Квітень 1987 року: редакція 4.0, здебільшого дрібні вдосконалення.
• Жовтень 1988 року: редакція 5.0 від Aldus і Microsoft додала зображення з палітрою та стиснення LZW.
• 3 червня 1992 року: опублікували TIFF Revision 6.0, яка й досі є базовою. Вона додала визначення зображень CMYK, YCbCr і CIE L*a*b*, плиткові зображення та стиснення JPEG, а також поділила специфікацію на "Baseline" і "Extensions".
• 1994 рік: Adobe придбала Aldus, а разом із нею й права на специфікацію TIFF.
• 1995 і 2002 роки: вийшли два доповнення у вигляді технічних нотаток PageMaker і Photoshop. Доповнення 2002 року визначило стиснення Deflate (ZIP) і виправило попередній хибний опис стиснення JPEG у TIFF.

Технічна структура

Заголовок і порядок байтів

Кожен файл TIFF починається з 8-байтового заголовка. Перші два байти задають порядок байтів: II (Intel, little-endian) або MM (Motorola, big-endian). Далі йдуть число 42 і зсув першого каталогу файлу зображення (IFD). У шістнадцятковому записі TIFF починається або з 49 49 2A 00, або з 4D 4D 00 2A.

IFD і теги

IFD (Image File Directory) - список полів, що описують зображення. Кожне поле - 12-байтовий запис: номер тегу, тип даних, кількість значень і саме значення або його зсув. Основні теги - ImageWidth, ImageLength, BitsPerSample, Compression, PhotometricInterpretation, XResolution і YResolution, а також розташування даних (StripOffsets або TileOffsets). Оскільки програми читання можуть пропускати теги, яких не розуміють, формат легко розширювати; у цьому і сила TIFF, і джерело його проблем із сумісністю.

Смуги, плитки та багатосторінкові файли

Дані пікселів зберігаються горизонтальними смугами (strips) або квадратними плитками (tiles), запровадженими в TIFF 6.0. Плитки дозволяють програмам читати лише видиму частину дуже великого зображення, що важливо для мап і мікроскопії. Оскільки кожен IFD також вказує на наступний, один файл може містити кілька зображень (підфайлів). Так зберігаються багатосторінкові факси та скановані документи, а TIFF-FX (RFC 3949) визначає формат на основі TIFF для інтернет-факсу.

Обмеження розміру файлу та BigTIFF

Згідно з TIFF 6.0, найбільший можливий файл TIFF має 2^32 байтів, тобто близько 4 ГБ, бо зсуви записуються 32-бітними числами. Для дуже великих зображень розробили BigTIFF із 64-бітними зсувами, але його підтримка програмами досі обмежена.

Колірні моделі, бітова глибина та прозорість

TIFF 6.0 визначає дворівневі (чорно-білі), напівтонові сірі, палітрові й RGB-зображення як можливості Baseline. Розширення додають CMYK для друку, YCbCr для відео та JPEG і апаратно-незалежний CIE L*a*b*. Окрім 8 бітів на канал, можливі 16-бітні (навіть із рухомою комою) відліки; 16-бітний TIFF поширений у професійній фотографії та науковій візуалізації. Додаткові канали (ExtraSamples) можна оголосити як альфа-канал, тож TIFF може містити прозорість. Програми на кшталт Photoshop можуть також записувати в TIFF шари за допомогою власних приватних тегів, але не кожна програма вміє ці шари прочитати.

Варіанти стиснення

1992 року LZW перенесли з Baseline до розділу Extensions через питання ліцензування. За даними Бібліотеки Конгресу США, відповідний патент сплив 2003 року в США та 2004 року в Європі та Японії, тож сьогодні LZW можна використовувати вільно.

Типові сфери застосування

• Сканування та цифрові архіви: TIFF широко використовують як основний (майстер-) формат для сканованих зображень. Бібліотека Конгресу США повідомляє, що на початку 2022 року зберігала понад 3,5 петабайта файлів TIFF, а настанови FADGI, у розробленні яких вона бере провідну участь, використовують TIFF для майстер-файлів.
• Друк і видавнича справа: підтримка CMYK і зберігання без втрат зробили TIFF на багато років стандартом для зображень, що йдуть у друк.
• Професійна фотографія: 16-бітні майстер-файли, експортовані з RAW, часто зберігають у TIFF. Багато форматів RAW фотокамер самі ґрунтуються на структурі TIFF (TIFF/EP, ISO 12234-2).
• Геоінформаційні системи (GeoTIFF): розроблений на початку 1990-х, GeoTIFF додає до тегів TIFF відомості про координати й проєкцію. Редакцію 1.0 визначили в листопаді 1995 року; сьогодні це стандарт OGC GeoTIFF 1.1, який широко використовують для супутникових і аерознімків та моделей рельєфу.
• Медицина та наука: мікроскопи, телескопи й лабораторні прилади обирають TIFF через високу бітову глибину та зберігання без втрат.
• Факс: багатосторінковий чорно-білий TIFF зі стисненням CCITT - класичний формат факсу.

Підтримка

TIFF відкривають "Фотографії" у Windows, Перегляд (Preview) у macOS, Photoshop, GIMP, Affinity Photo і ГІС-програми на кшталт QGIS. З вебом інша історія: за даними MDN, браузери, окрім Safari, не показують зображення TIFF нативно, тож TIFF не використовують для вебвмісту, хоча файли TIFF часто пропонують для завантаження, щоб їх можна було точно редагувати чи друкувати.

Переваги й недоліки

Типові проблеми та як їх розв'язати

Файл TIFF завеликий

Одна сканована сторінка у форматі TIFF може важити десятки мегабайтів. Щоб нею поділитися, конвертація TIFF у JPG зазвичай зменшує її до кількох сотень кілобайтів. Щоб зберегти деталі без втрат, конвертуйте TIFF у PNG; порівняно з нестисненим TIFF, PNG часто значно менший. Архівну копію залишайте в TIFF; повторне збереження зі стисненням LZW або Deflate також заощаджує місце без втрат.

Програма або сайт не відкриває TIFF

Або програма взагалі не підтримує TIFF, або файл використовує стиснення, колірну модель (CMYK, Lab) чи бітову глибину, з якими вона не справляється. В обох випадках допомагає конвертація в JPG або PNG.

Показується лише перша сторінка багатосторінкового TIFF

Багато переглядачів і конвертерів читають лише перший IFD. Наші конвертери TIFF теж конвертують лише першу сторінку. Якщо вам потрібні всі сторінки, спершу розділіть файл на окремі сторінки; після конвертації сторінок у JPG їх можна об'єднати в один PDF за допомогою JPG у PDF.

Після конвертації змінилися кольори

Файли TIFF у CMYK або з широкою гамою, підготовлені для друку, конвертуються в sRGB для екранів і вебу, і особливо насичені кольори можуть трохи зміститися. 16-бітні файли в JPG і PNG також зводяться до 8 бітів на канал.

Файл, більший за 4 ГБ, не вдається зберегти

Ви досягли обмеження стандартного TIFF. Збережіть файл програмою з підтримкою BigTIFF або розділіть зображення на частини.

Поради щодо конвертації

• JPG для поширення та вебу: найменший і найсумісніший результат для фото та кольорових сканів.
• PNG для тексту, штрихової графіки та редагування: без втрат, тож різкі краї залишаються неушкодженими.
• Досі завеликий? Зменште конвертований файл за допомогою зміни розміру зображень або доведіть його до потрібного розміру файлу за допомогою стиснення зображень; обидва інструменти працюють у вашому браузері.
• Зберігайте майстер-файл: архівуйте оригінал кожного TIFF, який конвертуєте в JPG; зворотна конвертація з JPG у TIFF не повертає втрачених деталей.

Зверніть увагу: оскільки більшість браузерів не вміють читати TIFF, на наших сторінках конвертації TIFF файли завантажуються на наші сервери через захищене з'єднання, конвертуються там і видаляються щонайпізніше протягом 30 хвилин.

Часті запитання

Чи є різниця між TIF і TIFF?

Ні. Обидва - розширення того самого формату; .tif походить зі старих систем, де розширення обмежувалися трьома символами.

Чи TIFF без втрат?

Здебільшого так. TIFF без стиснення, а також зі стисненням LZW, Deflate, PackBits і CCITT - без втрат. TIFF зі стисненням JPEG - із втратами.

Чому файли TIFF такі великі?

TIFF зазвичай зберігає пікселі без стиснення з втратами, часто з високою бітовою глибиною. JPG тієї самої картинки значно менший завдяки стисненню з втратами.

Що надсилати в друкарню: TIFF чи PDF?

TIFF досі широко приймають для окремих зображень; для макетів, що поєднують текст і зображення, друкарні зазвичай просять PDF. Перед надсиланням перевірте вимоги друкарні.

Чи відкривається GeoTIFF у звичайному переглядачі TIFF?

Так, частина із зображенням відкривається як будь-який TIFF. Щоб прочитати відомості про координати й проєкцію, потрібна ГІС-програма на кшталт QGIS, а під час конвертації в JPG чи PNG ці відомості втрачаються.

Джерела

• Специфікація TIFF Revision 6.0 (Aldus, 3 червня 1992 року), PDF
• Бібліотека Конгресу США: TIFF, Revision 6.0
• OGC: стандарт GeoTIFF
• MDN: посібник із типів і форматів файлів зображень
• Вікіпедія: TIFF