文件格式
什么是 TIFF？扫描、印刷与归档格式
TIFF 是扫描件、印刷文件和档案所用的无损图片格式。本文介绍它的结构、压缩选项，以及如何转换体积庞大的 TIFF 文件。
作者: Hemen Dönüştür Editör Ekibi发布日期: 阅读约 8 分钟
TIFF 是扫描文档、专业照片、印刷文件和卫星影像的通用语言。无损存储、高位深、CMYK 支持以及单个文件容纳多页的能力，让它成为档案管理员和印刷厂不可或缺的格式。同样的灵活性也让文件变得非常庞大，使 TIFF 几乎完全无缘网页。本文将介绍 TIFF 从 Aldus 到 Adobe 的历史、基于标签的结构、压缩选项、GeoTIFF 等扩展、常见问题，以及如何把 TIFF 文件转换为 JPG 或 PNG。
什么是 TIFF？
TIFF（Tagged Image File Format，标签图像文件格式）是一种基于标签的文件格式，用于存储光栅图像并在程序之间交换。扩展名为 .tif 和 .tiff，MIME 类型为 image/tiff。用 TIFF 6.0 规范的话说，TIFF 不是打印机语言，也不是页面描述语言；它的用途是描述和存储光栅图像数据。
TIFF 的独特之处在于，它不绑定单一的压缩方法或颜色模型。美国国会图书馆把 TIFF 描述为可以包裹不同比特流编码的封装格式，这些编码可以使用不同的压缩方案和颜色表示方式。
历史：Aldus、Microsoft 与 Adobe
- 1986 年秋：在与扫描仪制造商和软件开发商举行一系列会议之后，Aldus 公司发布了第一份 TIFF 规范。由于此前已有两份主要草案，这一版实际上相当于“3.0”。目标是为桌面扫描仪提供一种通用格式。
- 1987 年 4 月：第 4.0 版，主要是一些小的改进。
- 1988 年 10 月：由 Aldus 和 Microsoft 推出的第 5.0 版，加入了调色板彩色图像和 LZW 压缩。
- 1992 年 6 月 3 日：至今仍是基准的 TIFF 第 6.0 版发布。它加入了 CMYK、YCbCr 和 CIE L*a*b* 图像定义、分块（tile）图像和 JPEG 压缩，并把规范分为“Baseline（基线）”和“Extensions（扩展）”两部分。
- 1994 年：Adobe 收购了 Aldus，同时获得了 TIFF 规范的权利。
- 1995 年和 2002 年：以 PageMaker 和 Photoshop 技术说明的形式发布了两份补充文件。2002 年的补充定义了 Deflate（ZIP）压缩，并纠正了早先关于 TIFF 中 JPEG 压缩的有缺陷的描述。
技术结构
文件头与字节顺序
每个 TIFF 文件都以 8 字节的文件头开始。前两个字节表示字节顺序：II（Intel，小端序）或 MM（Motorola，大端序）。接着是数字 42 和第一个图像文件目录（IFD）的偏移量。以十六进制表示，TIFF 文件以 49 49 2A 00 或 4D 4D 00 2A 开头。
IFD 与标签
IFD（Image File Directory，图像文件目录）是描述图像的字段列表。每个字段是一条 12 字节的记录：标签编号、数据类型、值的个数，以及值本身或其偏移量。核心标签包括 ImageWidth、ImageLength、BitsPerSample、Compression、PhotometricInterpretation、XResolution 和 YResolution，以及数据位置（StripOffsets 或 TileOffsets）。由于读取程序可以跳过它不认识的标签，这种格式很容易扩展；这既是 TIFF 的长处，也是其兼容性问题的根源。
条带、分块与多页文件
像素数据以水平条带（strip）存储，或者以 TIFF 6.0 引入的正方形分块（tile）存储。分块让软件可以只读取超大图像中可见的部分，这对地图和显微影像很重要。由于每个 IFD 还会指向下一个 IFD，一个文件可以容纳多张图像（子文件）。多页传真和扫描文档就是这样存储的，TIFF-FX（RFC 3949）还定义了一种基于 TIFF 的互联网传真格式。
文件大小限制与 BigTIFF
根据 TIFF 6.0，由于偏移量以 32 位数字写入，TIFF 文件最大为 2^32 字节，约 4 GB。为超大图像开发的 BigTIFF 使用 64 位偏移量，但应用程序对它的支持仍然有限。
颜色模型、位深与透明度
TIFF 6.0 把二值（黑白）、灰度、调色板和 RGB 图像定义为 Baseline 功能。扩展部分加入了用于印刷的 CMYK、用于视频和 JPEG 的 YCbCr，以及与设备无关的 CIE L*a*b*。除了每通道 8 位，还可以使用 16 位（甚至浮点）采样；16 位 TIFF 在专业摄影和科学成像中很常见。额外的通道（ExtraSamples）可以声明为 alpha，因此 TIFF 能够承载透明度。Photoshop 等程序还可以用自己的私有标签把图层写入 TIFF，但并非所有程序都能读取这些图层。
压缩选项
| 方法 | 是否有损 | 最适合 |
|---|---|---|
| 无压缩（1） | 无损 | 兼容性最广，文件最大 |
| CCITT Group 3 / Group 4 | 无损 | 黑白扫描件和传真 |
| PackBits（32773） | 无损 | 简单的游程编码，适合平坦区域 |
| LZW（5） | 无损 | 通用；对照片和图形有中等程度的收益 |
| Deflate / ZIP（8） | 无损 | 通常比 LZW 压缩得稍好 |
| JPEG | 有损 | 照片；以画质为代价换取更小的文件 |
1992 年，由于许可问题，LZW 从 Baseline 移到了 Extensions 部分。据美国国会图书馆介绍，相关专利在美国于 2003 年到期，在欧洲和日本于 2004 年到期，因此如今可以免费使用 LZW。
典型用途
- 扫描与数字档案：TIFF 被广泛用作扫描图像的母版格式。美国国会图书馆报告称，2022 年初其保存的 TIFF 文件超过 3.5 PB，由其参与牵头的 FADGI 指南也把 TIFF 用于母版文件。
- 印刷与出版：CMYK 支持和无损存储使 TIFF 多年来一直是送印图片的标准格式。
- 专业摄影：从 RAW 文件导出的 16 位母版通常保存为 TIFF。许多相机 RAW 格式本身就基于 TIFF 结构（TIFF/EP，ISO 12234-2）。
- 地理信息系统（GeoTIFF）：GeoTIFF 开发于 20 世纪 90 年代初，在 TIFF 标签中加入坐标和投影信息。1.0 版于 1995 年 11 月定义；如今它是 OGC GeoTIFF 1.1 标准，广泛用于卫星影像、航拍影像和高程模型。
- 医学与科研：显微镜、望远镜和实验室仪器因其高位深和无损存储而选择 TIFF。
- 传真：多页、CCITT 压缩的黑白 TIFF 是经典的传真格式。
支持情况
Windows“照片”、macOS“预览”、Photoshop、GIMP、Affinity Photo 以及 QGIS 等 GIS 软件都能打开 TIFF。网页则是另一回事：根据 MDN，除 Safari 外的浏览器都不能原生显示 TIFF 图片，因此 TIFF 不用于网页内容，不过把 TIFF 文件作为下载提供，以便精确编辑或印刷，是很常见的做法。
优点与缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 无损存储，16 位及更高的位深 | 文件非常大 |
| 支持 CMYK、Lab 和 ICC 配置文件 | 除 Safari 外的浏览器都不显示 |
| 多页文件和分块 | 标签和压缩方式繁多，导致兼容性问题 |
| 受档案机构推荐，文档完善 | 标准 TIFF 有 4 GB 的限制 |
| 可扩展：GeoTIFF、TIFF/EP、TIFF-FX | 不适合电子邮件和上传表单 |
常见问题及解决方法
TIFF 文件太大
单页扫描件保存为 TIFF 就可能有几十 MB。要分享的话，把 TIFF 转换为 JPG 通常能把它缩小到几百 KB。如果想无损保留细节，请把 TIFF 转换为 PNG；与无压缩的 TIFF 相比，PNG 往往小得多。归档副本请保留为 TIFF；用 LZW 或 Deflate 压缩重新保存，也能在无损的前提下节省空间。
程序或网站打不开 TIFF
要么程序根本不支持 TIFF，要么文件使用了它无法处理的压缩方式、颜色模型（CMYK、Lab）或位深。在这两种情况下，转换为 JPG 或 PNG 都能解决问题。
多页 TIFF 只显示第一页
许多看图软件和转换器只读取第一个 IFD。我们的 TIFF 转换工具也只转换第一页。如果需要所有页面，请先把文件拆分为单页；把各页转换为 JPG 后，可以用 JPG 转 PDF 把它们合并成一个 PDF。
转换后颜色发生了变化
为印刷准备的 CMYK 或广色域 TIFF 文件会被转换为适合屏幕和网页的 sRGB，尤其是饱和的颜色可能会略有偏移。16 位文件在 JPG 和 PNG 中也会降为每通道 8 位。
大于 4 GB 的文件无法保存
你已经达到了标准 TIFF 的上限。请使用支持 BigTIFF 的程序保存，或者把图像拆分为几个部分。
转换技巧
- 分享和网页用 JPG：对于照片和彩色扫描件，这是体积最小、兼容性最好的结果。
- 文字、线稿和编辑用 PNG：无损，锐利的边缘保持完好。
- 还是太大？用图片尺寸调整缩小转换后的文件，或用图片压缩把它压到目标文件大小；这两个工具都在你的浏览器中运行。
- 保留母版：每个转换为 JPG 的 TIFF 都请把原件归档；从 JPG 再转回 TIFF 并不能找回已经损失的细节。
注意：由于大多数浏览器无法读取 TIFF，在我们的 TIFF 转换页面上，文件会通过安全连接上传到我们的服务器，在那里完成转换，并最迟在 30 分钟内删除。
常见问题
TIF 和 TIFF 有区别吗？
没有。两者都是同一种格式的扩展名；.tif 源自扩展名限制为三个字符的旧系统。
TIFF 是无损的吗？
大多数情况下是的。无压缩、LZW、Deflate、PackBits 和 CCITT 压缩的 TIFF 都是无损的。JPEG 压缩的 TIFF 是有损的。
为什么 TIFF 文件这么大？
TIFF 通常不经有损压缩就保存像素，而且往往位深很高。同一张图片保存为 JPG，借助有损压缩会小得多。
交给印刷厂应该用 TIFF 还是 PDF？
单张图片仍普遍接受 TIFF；对于图文混排的版面，印刷厂通常要求 PDF。发送前请确认印刷服务商的要求。
GeoTIFF 能用普通的 TIFF 看图软件打开吗？
能，图像部分可以像任何 TIFF 一样打开。读取坐标和投影信息需要 QGIS 等 GIS 软件，而转换为 JPG 或 PNG 时这些信息会丢失。
