DNG格式解析

Author：Maddock

Date：2015.04.22

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DNG格式基本概念

DNG格式是在TIFF的基础上扩展出来的，要了解DNG，需要清楚TIFF, TIFF/EP, DNG,RAW之间的关系。

TIFF/EP

TIFF是一个灵活适应性强的文件格式。通过在文件标头中使用"标签"，它能够在一个文件中处理多幅图像和数据。标签能够标明图像的如图像大小这样的基本几何尺寸，或者定义图像数据是如何排列的，或者是否使用了各种各样的图像压缩选项。

TIFF/EP的全称是"Tag Image File Format / Electronic Photography "。 它是一个名为"Electronic still-picture imaging – Removable memory – Part 2: TIFF/EP image data format"ISO标准， 标准号为ISO 12234-2。TIFF/EP对TIFF文件扩展部分标记属性。

RAW

RAW文件包含创建一个可视图像所必须的相机传感器数据信息。RAW文件的结构，包括ISO标准的RAW图像格式ISO 12234-2 ，TIFF / EP，往往遵循一个共同的模式，那就是：

1. 一个短的文件头，它通常包含文件的字节顺序，文件标识符和主数据的文件偏移量摄像传感器元数据，用来描述图像传感器的数据，包括传感器的尺寸， 颜色滤波矩阵(color filter array)的属性和它的颜色配置文件
2. 列入任何CMS环境或数据库中需要的图像元数据。这些措施包括曝光设定，相机/扫描仪/镜头模型，拍摄/扫描日期（和可选的位置信息），创作信息和其他。一些原始文件包含可交换图像格式的标准化元数据节；
3. 图像缩略图；
4. 可选的JPEG格式缩小尺寸的图像，可用于快速预览；
5. 在电影胶片扫描中，无论是文件序列的时间码，序列码或帧编号都代表在扫描卷轴中的帧顺序。这个项目允许文件被被按帧顺序排列（不依赖于它的文件名​）；
6. 传感器图像数据；

许多RAW格式, 包括 3FR (Hasselblad), DCR, K25, KDC (Kodak), IIQ (Phase One), CR2 (Canon), ERF (Epson), MEF (Mamiya), MOS (Leaf), NEF (Nikon), ORF (Olympus), PEF (Pentax), RW2 (Panasonic) and ARW, SRF, SR2 (Sony), 都是基于TIFF格式。 这些文件可能在许多方面偏离TIFF标准，包括使用一个非标准的文件头，列入额外的图像标记和一些标签的数据加密。

DNG

DNG(Digital Negative)是Adobe开发的一种开放的raw image file format,主要是为了统一不同厂商raw格式。里面使用的tag基本上都定义在TIFF或者TIFF/EP中， 在DNG Sepcification中只是定义或者建议了数据的组织方式，颜色空间的转换等等。

TIFF, TIFF/EP, DNG, RAW之间的关系

1. TIFF和DNG同为Specification，分别定义了后缀名为.tif/.tiff和.dng的文件格式同时在TIFF Specification也定义个baseline及部分扩展的tag。
2. TIFF/EP则定义并规范了在电子影像中所使用的TAG。
3. DNG同时与TIFF和TIFF/EP兼容，并包含了EXIF和XMP信息。DNG实际上就是扩张的TIFF， 把DNG的扩展名改成TIF就可以直接预览图片。

在DNG出现以前，各个数码相机制造商都有自己的格式，比如Canon(cr2/crw), Nikon(nef), Olympus(orf), Pentex(pef)等等。之所以出现这么多格式，一方面的原因是在这之前没有统一的raw格式， 但更重要的是，各个厂商希望用这个只对自己公开的数据格式来保护自己的私密信息。Adobe推出DNG希望能一统raw的天下。

DNG格式的结构

TIFF6.0格式结构

TIFF文件中的三个关键词是：图像文件头Image File Header(IFH); 图像文件目录Image File Directory(IFD)和目录项Directory Entry(DE)。每一幅图像是以8字节的IFH开始的， 这个IFH指向了第一个IFD。IFD包含了图像的各种信息， 同时也包含了一个指向实际图像数据的指针。

IFH的构成

Byte 0-1: 字节顺序标志位， 值为II或者MM。II表示小字节在前， 又称为little-endian。MM表示大字节在前，又成为big-endian。在解析DNG文件时，读取图像数据需要根据ByteOrder来正确获取数据。

Byte 2-3: TIFF的标志位，一般都是42，表示该图像为tiff格式。

Byte 4-7: 第一个IFD的偏移量。可以在任意位置， 但必须是在一个字的边界，也就是说必须是2的整数倍。

 

IFD的构成(0代表此IFD的起始位置)

IFD是TIF图中最重要的数据结构，它包含了一个TIF文件中最重要的信息，一个TIF图可能有多个IFD，这说明文件中有多个图像，每个IFD标识1 个图像的基本属性。 IFD结构中包含了三类成员，Directory Entry Count指出该结构里面有多少个目录入口；接下来就是N个线性排列的DE序列，数量不定（这就是为什么称TIF格式文件为可扩充标记的文件，甚至用户可以添加自定义的标记属性），每个DE标识了图像的某一个属性；最后就是一个偏移量， 标识下一个文件目录相对于文件开始处的位置，当然，如果该TIF文件只包含了一幅图像，那么就只有一个IFD，显然，这个偏移量就等于0；

Byte 0-1: 表示此IFD包含了多少个DE，假设数目为n

Byte 2-(n*12+1): n个DE

Byte (n*12+2)-(n*12+5): 下一个IFD的偏移量，如果没有则置为0

图2-1 IFH的结构

图2-2 IFD与DE的结构

DE的构成

简单说，一个DE就是一幅图像的某一个属性。例如图像的大小、分辨率、是否压缩、像素的行列数、一个像素由几位 表示（1位代表黑白两色，8位代表256色等等）等。其中：tag成员是该属性的编号，在图像文件目录中，它是按照升序排列的。我们可以通过读 这些编号，然后到TIF格式官方白皮书中查找相应的含义。属性是用数据来表示的，那么type就是代表着该数据的类型。每个DE共12个字节:

Byte 0-1: 此TAG的唯一标识

Byte 2-3: type数据类型。

Byte 4-7: lenghts数量。通过类型和数量可以确定存储此TAG的数据需要占据的字节数

Byte 8-11: valueOffset是tag标识的属性代表的变量值相对文件开始处的偏移量。如果占用的字节数少于4，那么该值就存放在 valueOffset中即可，没必要再另外指向一个地方了。如果超过4个，则这里存放的是指向实际数据的指针。

     对于valueOffset，这里有几个比较特殊的情况：

1. 占用的字节对于4个，那么valueOffset存储的是文件指针的偏移量，通过文件指针可以索引到该属性的具体值。真正的数据，存储是按照文件顺序存储。

1. 占用的字节不大于4字节，分为两种情况：
2. 对于图像的真实数据，这里存放的是图像真实数据的偏移量，占4个字节，要通过索引才能正确访问图像数据。
3. 对于其他的数据，如该type类型占用1个字节，lengths为4，那么总的字节为4个，这里有4个值，每个值占用1各字节，存储是按照文件顺序存储。

如果type类型占用2个字节，lengths为1，那么总的字节为2个，这里有1个值，存储按照文件顺序存储，后面的数据为空。

Value1 0

对于type的数据类型，TIF官方指定的有5种数据类型。

type=1就是BYTE类型（8位无标记整数）

type=2是ASCII类型（7位ASCII码加1位二进制0）

type=3是SHORT类型 （16位无标记整数）

type=4是LONG 类型（32位无标记整数）

type=5是RATIONAL类型（2个LONG，第一个是分子，第二个是分母）。

之后新增了7种类型：

6 = SBYTE An 8-bit signed (twos-complement) integer.

7 = UNDEFINED An 8-bit byte that may contain anything, depending on

the definition of the field.

8 = SSHORT A 16-bit (2-byte) signed (twos-complement) integer.

9 = SLONG A 32-bit (4-byte) signed (twos-complement) integer.

10 = SRATIONAL Two SLONG's: the first represents the numerator of a

fraction, the second the denominator.

11 = FLOAT Single precision (4-byte) IEEE format.

12 = DOUBLE Double precision (8-byte) IEEE format.

TIFF的基本tags属性

表中的tags可以在http://www.awaresystems.be/imaging/tiff/tifftags/tileoffsets.html中查询。也可以参看TIFF6.0规范和adobe 提供的dng文档。

比较重要的Tag属性：

SubIFDs

DNG规范中推荐使用子IFD的属性结构

IFD0 {

SubIFD0

SubIFD1

}

IFD0通常是提供一个低分辨便于预览的缩略图，NewSubfileType = 1

SubIFD通常提供高分辨的图像，如RAW数据或者YUV数据NewSubfileType = 0；

Adobe的DNG规范中不支持链式的存储，因此用于预览的IFD中至少要有一个SubIFD

PhotometricInterpretation

    颜色空间 SHORT 长度为1

0 = WhiteIsZero. 应用于灰度或者二值图像， 0对应最亮灰度.
1 = BlackIsZero. 应用于灰度或者二值图像. 0对应最暗灰度。
2 = RGB. 正常RGB图像，存储顺序为R，G，B.
3 = Palette color. 索引图像, ColorMap必须定义，SamplesPerPixel必须1.

32803 = CFA (Color Filter Array) 表征RAW图像数据

CFA矩阵

Filters 0x16161616:     0x61616161:    0x49494949:    0x94949494:

    Bayer模式1 Bayer模式2 Bayer模式3 Bayer模式4

     0 1 2 3 4 5     0 1 2 3 4 5     0 1 2 3 4 5     0 1 2 3 4 5

    0 B G B G B G    0 G R G R G R    0 G B G B G B    0 R G R G R G

    1 G R G R G R    1 B G B G B G    1 R G R G R G    1 G B G B G B

    2 B G B G B G    2 G R G R G R    2 G B G B G B    2 R G R G R G

    3 G R G R G R    3 B G B G B G    3 R G R G R G    3 G B G B G B

CFAPlaneColor Default 0, 1, 2 (red, green, blue)

R 0 G 1 B 2

Bayer模式1

B G B G 2 1 2 1

G R G R 1 0 1 0

B G B G 2 1 2 1

CFAPattern利用cfa_pat矩阵来存储R G G B 4个像素点

    cfa_pat[0] cfa_pat[1]

    cfa_pat[2] cfa_pat[3]

    R 0 G 1 B 2

    filters = 0x16161616

    B G 2 1

    G R 1 0

    filters = 0x61616161

    G R 1 0

    B G 2 1

    filters = 0x49494949

    G B 1 2

    R G 0 1

    filters = 0x94949494

    R G 0 1

    G B 1 2

表 2-1 TIFF文件IFD中的tag属性

tag		名称	简短描述
十进制码	十六进制
254	00FE	NewSubfileType	新的子文件类型标识 LONG 长度为1 用比特来标识图像的类型 Bit0如果是1代表缩略图 Bit1如果是1代表多页图像中的某一页 Bit2如果是1代表它是透明度掩码图像 其余的位数暂时没有定义。与SubfileType的是，此Tag用比特位来区分文件类型而不是用值来区分
255	00FF	SubfileType	子文件类型标识 SHORT 长度为1 1 全分辨率图像 2 缩小分辨率的图像 3 多页图像的某一页 过时的Tag，已不再使用。
256	0100	ImageWidth	图像宽度 SHORT或者LONG 长度为1
257	0101	ImageLength	图像高度 SHORT或者LONG 长度为1
258	0102	BitsPerSample	每个分量的Bit数 SHORT 长度为SamplesPerPixel
259	0103	Compression	压缩类型 SHORT 长度为1 随着TIFF的不断扩张，目前支持多达几十种的压缩方式。最需要关注的有以下两个值： Compression＝1： 没有压缩 Compression＝7：JPEG压缩。 如果是RGB图像并且SamplesPerPixel＝3，则是标准的有损JPEG压缩。如果是CFA图像，则是Lossless JPEG
262	0106	PhotometricInterpretation	颜色空间 SHORT 长度为1 0 = WhiteIsZero. 应用于灰度或者二值图像， 0对应最亮灰度. 1 = BlackIsZero. 应用于灰度或者二值图像. 0对应最暗灰度。 2 = RGB. 正常RGB图像，存储顺序为R，G，B. 3 = Palette color. 索引图像, ColorMap必须定义，SamplesPerPixel必须1. 32803 = CFA (Color Filter Array)
263	0107	Threshholding	定义了转换成二值图像的阈值，忽略之
264	0108	CellWidth	The width of the dithering or halftoning matrix used to create a dithered or halftoned bilevel file.
265	0109	CellLength	The length of the dithering or halftoning matrix used to create a dithered or halftoned bilevel file.
266	010A	FillOrder	在同一字节中的逻辑顺序。一般不做定义，要定义的话建议用1
270	010E	ImageDescription	字符串， 对图像的描述
271	010F	Make	字符串， 生产厂商的描述
272	0110	Model	字符串
273	0111	StripOffsets	每个Strip的偏移量 SHORT或者LONG N = StripsPerImage for PlanarConfiguration equal to 1; N = SamplesPerPixel * StripsPerImage for PlanarConfiguration equal to 2
274	0112	Orientation	The orientation of the image with respect to the rows and columns.
277	0115	SamplesPerPixel	每个象素的通道数 SHORT 长度为1
278	0116	RowsPerStrip	每个Strip有多少行 SHORT或者LONG 长度为1。Default是无限大 StripsPerImage = floor ((ImageLength + RowsPerStrip - 1) / RowsPerStrip).
279	0117	StripByteCounts	每个Strip的长度 SHORT或者LONG N = StripsPerImage for PlanarConfiguration equal to 1; N = SamplesPerPixel * StripsPerImage for PlanarConfiguration equal to 2
280	0118	MinSampleValue	The minimum component value used.
281	0119	MaxSampleValue	The maximum component value used.
282	011A	XResolution	The number of pixels per ResolutionUnit in the ImageWidth direction.
283	011B	YResolution	The number of pixels per ResolutionUnit in the ImageLength direction.
284	011C	PlanarConfiguration	How the components of each pixel are stored.
288	0120	FreeOffsets	For each string of contiguous unused bytes in a TIFF file, the byte offset of the string.
289	0121	FreeByteCounts	For each string of contiguous unused bytes in a TIFF file, the number of bytes in the string.
290	0122	GrayResponseUnit	The precision of the information contained in the Gray Response Curve.
291	0123	GrayResponseCurve	For grayscale data, the optical density of each possible pixel value.
296	0128	ResolutionUnit	The unit of measurement for XResolution and YResolution.
305	0131	Software	Name and version number of the software package(s) used to create the image.
306	0132	DateTime	Date and time of image creation.
315	013B	Artist	Person who created the image.
316	013C	HostComputer	The computer and/or operating system in use at the time of image creation.
320	0140	ColorMap	调色板
338	0152	ExtraSamples	Description of extra components.
33432	8298	Copyright	Copyright notice.
下面为扩展的tags(TIFF/EP)
269	010D	DocumentName	The name of the document from which this image was scanned.
285	011D	PageName	The name of the page from which this image was scanned.
286	011E	XPosition	X position of the image.
287	011F	YPosition	Y position of the image.
292	0124	T4Options	Options for Group 3 Fax compression
293	0125	T6Options	Options for Group 4 Fax compression
297	0129	PageNumber	The page number of the page from which this image was scanned.
301	012D	TransferFunction	Describes a transfer function for the image in tabular style.
317	013D	Predictor	A mathematical operator that is applied to the image data before an encoding scheme is applied.
318	013E	WhitePoint	The chromaticity of the white point of the image.
319	013F	PrimaryChromaticities	The chromaticities of the primaries of the image.
321	0141	HalftoneHints	Conveys to the halftone function the range of gray levels within a colorimetrically-specified image that should retain tonal detail.
322	0142	TileWidth	The tile width in pixels. This is the number of columns in each tile.
323	0143	TileLength	The tile length (height) in pixels. This is the number of rows in each tile.
324	0144	TileOffsets	For each tile, the byte offset of that tile, as compressed and stored on disk.
325	0145	TileByteCounts	For each tile, the number of (compressed) bytes in that tile.
326	0146	BadFaxLines	Used in the TIFF-F standard, denotes the number of 'bad' scan lines encountered by the facsimile device.
327	0147	CleanFaxData	Used in the TIFF-F standard, indicates if 'bad' lines encountered during reception are stored in the data, or if 'bad' lines have been replaced by the receiver.
328	0148	ConsecutiveBadFaxLines	Used in the TIFF-F standard, denotes the maximum number of consecutive 'bad' scanlines received.
330	014A	SubIFDs	Offset to child IFDs.
332	014C	InkSet	The set of inks used in a separated (PhotometricInterpretation=5) image.
333	014D	InkNames	The name of each ink used in a separated image.
334	014E	NumberOfInks	The number of inks.
336	0150	DotRange	The component values that correspond to a 0% dot and 100% dot.
337	0151	TargetPrinter	A description of the printing environment for which this separation is intended.
339	0153	SampleFormat	Specifies how to interpret each data sample in a pixel.
340	0154	SMinSampleValue	Specifies the minimum sample value.
341	0155	SMaxSampleValue	Specifies the maximum sample value.
342	0156	TransferRange	Expands the range of the TransferFunction.
343	0157	ClipPath	Mirrors the essentials of PostScript's path creation functionality.
344	0158	XClipPathUnits	The number of units that span the width of the image, in terms of integer ClipPath coordinates.
345	0159	YClipPathUnits	The number of units that span the height of the image, in terms of integer ClipPath coordinates.
346	015A	Indexed	Aims to broaden the support for indexed images to include support for any color space.
347	015B	JPEGTables	JPEG quantization and/or Huffman tables.
351	015F	OPIProxy	OPI-related.
400	0190	GlobalParametersIFD	Used in the TIFF-FX standard to point to an IFD containing tags that are globally applicable to the complete TIFF file.
401	0191	ProfileType	Used in the TIFF-FX standard, denotes the type of data stored in this file or IFD.
402	0192	FaxProfile	Used in the TIFF-FX standard, denotes the 'profile' that applies to this file.
403	0193	CodingMethods	Used in the TIFF-FX standard, indicates which coding methods are used in the file.
404	0194	VersionYear	Used in the TIFF-FX standard, denotes the year of the standard specified by the FaxProfile field.
405	0195	ModeNumber	Used in the TIFF-FX standard, denotes the mode of the standard specified by the FaxProfile field.
433	01B1	Decode	Used in the TIFF-F and TIFF-FX standards, holds information about the ITULAB (PhotometricInterpretation = 10) encoding.
434	01B2	DefaultImageColor	Defined in the Mixed Raster Content part of RFC 2301, is the default color needed in areas where no image is available.
512	0200	JPEGProc	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
513	0201	JPEGInterchangeFormat	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
514	0202	JPEGInterchangeFormatLength	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
515	0203	JPEGRestartInterval	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
517	0205	JPEGLosslessPredictors	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
518	0206	JPEGPointTransforms	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
519	0207	JPEGQTables	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
520	0208	JPEGDCTables	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
521	0209	JPEGACTables	Old-style JPEG compression field. TechNote2 invalidates this part of the specification.
529	0211	YCbCrCoefficients	The transformation from RGB to YCbCr image data.
530	0212	YCbCrSubSampling	Specifies the subsampling factors used for the chrominance components of a YCbCr image.
531	0213	YCbCrPositioning	Specifies the positioning of subsampled chrominance components relative to luminance samples.
532	0214	ReferenceBlackWhite	Specifies a pair of headroom and footroom image data values (codes) for each pixel component.
559	022F	StripRowCounts	Defined in the Mixed Raster Content part of RFC 2301, used to replace RowsPerStrip for IFDs with variable-sized strips.
700	02BC	XMP	XML packet containing XMP metadata
32781	800D	ImageID	OPI-related.
34732	87AC	ImageLayer	Defined in the Mixed Raster Content part of RFC 2301, used to denote the particular function of this Image in the mixed raster scheme.
Private TIFF Tags for raw and DNG TAGS
32932	80A4	Wang Annotation	Annotation data, as used in 'Imaging for Windows'.
33445	82A5	MD FileTag	Specifies the pixel data format encoding in the Molecular Dynamics GEL file format.
33446	82A6	MD ScalePixel	Specifies a scale factor in the Molecular Dynamics GEL file format.
33447	82A7	MD ColorTable	Used to specify the conversion from 16bit to 8bit in the Molecular Dynamics GEL file format.
33448	82A8	MD LabName	Name of the lab that scanned this file, as used in the Molecular Dynamics GEL file format.
33449	82A9	MD SampleInfo	Information about the sample, as used in the Molecular Dynamics GEL file format.
33450	82AA	MD PrepDate	Date the sample was prepared, as used in the Molecular Dynamics GEL file format.
33451	82AB	MD PrepTime	Time the sample was prepared, as used in the Molecular Dynamics GEL file format.
33452	82AC	MD FileUnits	Units for data in this file, as used in the Molecular Dynamics GEL file format.
33550	830E	ModelPixelScaleTag	Used in interchangeable GeoTIFF files.
33723	83BB	IPTC	IPTC (International Press Telecommunications Council) metadata.
33918	847E	INGR Packet Data Tag	Intergraph Application specific storage.
33919	847F	INGR Flag Registers	Intergraph Application specific flags.
33920	8480	IrasB Transformation Matrix	Originally part of Intergraph's GeoTIFF tags, but likely understood by IrasB only.
33922	8482	ModelTiepointTag	Originally part of Intergraph's GeoTIFF tags, but now used in interchangeable GeoTIFF files.
34264	85D8	ModelTransformationTag	Used in interchangeable GeoTIFF files.
34377	8649	Photoshop	Collection of Photoshop 'Image Resource Blocks'.
34665	8769	Exif IFD	A pointer to the Exif IFD.
34675	8773	ICC Profile	ICC profile data.
34735	87AF	GeoKeyDirectoryTag	Used in interchangeable GeoTIFF files.
34736	87B0	GeoDoubleParamsTag	Used in interchangeable GeoTIFF files.
34737	87B1	GeoAsciiParamsTag	Used in interchangeable GeoTIFF files.
34853	8825	GPS IFD	A pointer to the Exif-related GPS Info IFD.
34908	885C	HylaFAX FaxRecvParams	Used by HylaFAX.
34909	885D	HylaFAX FaxSubAddress	Used by HylaFAX.
34910	885E	HylaFAX FaxRecvTime	Used by HylaFAX.
37724	935C	ImageSourceData	Used by Adobe Photoshop.
40965	A005	Interoperability IFD	A pointer to the Exif-related Interoperability IFD.
42112	A480	GDAL_METADATA	Used by the GDAL library, holds an XML list of name=value 'metadata' values about the image as a whole, and about specific samples.
42113	A481	GDAL_NODATA	Used by the GDAL library, contains an ASCII encoded nodata or background pixel value.
50215	C427	Oce Scanjob Description	Used in the Oce scanning process.
50216	C428	Oce Application Selector	Used in the Oce scanning process.
50217	C429	Oce Identification Number	Used in the Oce scanning process.
50218	C42A	Oce ImageLogic Characteristics	Used in the Oce scanning process.
50706	C612	DNGVersion	Used in IFD 0 of DNG files.
50707	C613	DNGBackwardVersion	Used in IFD 0 of DNG files.
50708	C614	UniqueCameraModel	Used in IFD 0 of DNG files.
50709	C615	LocalizedCameraModel	Used in IFD 0 of DNG files.
50710	C616	CFAPlaneColor	Used in Raw IFD of DNG files.
50711	C617	CFALayout	Used in Raw IFD of DNG files.
50712	C618	LinearizationTable	Used in Raw IFD of DNG files.
50713	C619	BlackLevelRepeatDim	Used in Raw IFD of DNG files.
50714	C61A	BlackLevel	Used in Raw IFD of DNG files.
50715	C61B	BlackLevelDeltaH	Used in Raw IFD of DNG files.
50716	C61C	BlackLevelDeltaV	Used in Raw IFD of DNG files.
50717	C61D	WhiteLevel	Used in Raw IFD of DNG files.
50718	C61E	DefaultScale	Used in Raw IFD of DNG files.
50719	C61F	DefaultCropOrigin	Used in Raw IFD of DNG files.
50720	C620	DefaultCropSize	Used in Raw IFD of DNG files.
50721	C621	ColorMatrix1	Used in IFD 0 of DNG files.
50722	C622	ColorMatrix2	Used in IFD 0 of DNG files.
50723	C623	CameraCalibration1	Used in IFD 0 of DNG files.
50724	C624	CameraCalibration2	Used in IFD 0 of DNG files.
50725	C625	ReductionMatrix1	Used in IFD 0 of DNG files.
50726	C626	ReductionMatrix2	Used in IFD 0 of DNG files.
50727	C627	AnalogBalance	Used in IFD 0 of DNG files.
50728	C628	AsShotNeutral	Used in IFD 0 of DNG files.
50729	C629	AsShotWhiteXY	Used in IFD 0 of DNG files.
50730	C62A	BaselineExposure	Used in IFD 0 of DNG files.
50731	C62B	BaselineNoise	Used in IFD 0 of DNG files.
50732	C62C	BaselineSharpness	Used in IFD 0 of DNG files.
50733	C62D	BayerGreenSplit	Used in Raw IFD of DNG files.
50734	C62E	LinearResponseLimit	Used in IFD 0 of DNG files.
50735	C62F	CameraSerialNumber	Used in IFD 0 of DNG files.
50736	C630	LensInfo	Used in IFD 0 of DNG files.
50737	C631	ChromaBlurRadius	Used in Raw IFD of DNG files.
50738	C632	AntiAliasStrength	Used in Raw IFD of DNG files.
50740	C634	DNGPrivateData	Used in IFD 0 of DNG files.
50741	C635	MakerNoteSafety	Used in IFD 0 of DNG files.
50778	C65A	CalibrationIlluminant1	Used in IFD 0 of DNG files.
50779	C65B	CalibrationIlluminant2	Used in IFD 0 of DNG files.
50780	C65C	BestQualityScale	Used in Raw IFD of DNG files.
50784	C660	Alias Layer Metadata	Alias Sketchbook Pro layer usage description.

 

DNG数据获取

1. 利用文件指针打开.DNG文件，读取DNG的IFH信息，获取dng数据的字节顺序byteorder和第一个IFD的字节偏移。
2. 定位到第一个IFD位置，获取DE的数目。依次遍历DE，获取每一个DE的tags，type，count，valueOffsets.
3. 根据文档的说明查询对应的tags属性，获取该IFD图像的相关信息。根据需要处理的数据，主要获取以下tags数据:

imagewidth

imagehight

TileOffsets

BitsPerSample

Compaession

PhotometricInterpretation

CFAPlaneColor

SubIFDs

    WhiteBalance

TIFF Tag AsShotNeutral

IFD		Image
Code		50728 (hex 0xC628)
Name		AsShotNeutral
LibTiff name		TIFFTAG_ASSHOTNEUTRAL
Type		SHORT or RATIONAL
Count		ColorPlanes
Default		None

Used in IFD 0 of DNG files.

AsShotNeutral specifies the selected white balance at time of capture, encoded as the coordinates of a perfectly neutral color in linear reference space values. The inclusion of this tag precludes the inclusion of the AsShotWhiteXY tag.

DNG数据的第一个IFD提供了预览图，在这个IFD中包含了其他IFD的偏移位置，存储在SubIFDs的信息中。因此要获取原始大图的RAW数据，需要通过第一个IFD的SubIFDs，索引到大图的IFD。

 

数据处理伪代码

FILE *fp = fopen("test.dng",wb);

byteorder = fread(fp,2);

firstifdpos = fread(fp,4);

firstifd = fseek(fp, firstifdpos);

denum = fread(fp,2);

//解析DNG头文件

for i = 1 : denum

{

    tags = fread(fp,2);

type = fread(fp,2);

    count = fread(fp,4);

    value = fread(fp,4);

    switch(tags)

    {

        case 256:

            get imgwidht;

        case 257:

            get imgheigh;

            ......

        Case 324：

            Get dataoffsets;

        …….

        Case 330：

            Process subIFD1 ,subIFD2

        ……

    }

}

 

Rawimg = fread(fp, dataoffsets);

……

//数据后处理

……

原始的RAW数据存储形式

  主流的数码相机传感器，主要有CCD、CMOS和Foveon X3。CCD或CMOS这些图像传感器都几乎归类为Mosaic Sensor（马赛克感光元件），或称为Color Filter Array（彩色滤镜阵列）元件。Foveon X3成像技术的图像传感器，不属于上述的类别。，这里主要只简单地讲一下CCD/ CMOS的工作方式，对我们使用raw就已经足够了。 
    数码相机传感器是由横竖两个方向密集排列的感光元件（CCD或CMOS）组成的一个二维矩阵，常见的有图2-3示的4种Bayer模式的排列方式，每个CCD就对应一个像素。其中R感应红光、G感应绿光、B感应蓝光，而在Bayer模式中G是R和B的两倍（因为我们的眼睛对绿色更敏感） 

图2-3 四种Bayer矩阵排列形式

在矩阵内的每个CCD或CMOS只是用来感受光子的能量，因应进入光线的强度而产生对应比例的电荷，然后将这些电荷信息汇集并经过放大，储存起来，我们可以这样去想象一下充满电荷的CCD/CMOS，就像下图一样：。而应当知道的是，RAW纪录的只是每个像素位置的电荷值，它是没有记录任何的颜色信息的。所以CCD是"色盲"的，也就是说： RAW文件只是灰度文件而已，如图2-5所示。

当Image Sensor往外逐行输出数据时，像素的序列为GRGRGR.../BGBGBG...（顺序RGB）。这样阵列的Sensor设计，使得RGB传感器减少到了全色传感器的1/3，如下所示。

图 2-4 CMOS光子感应示意图

因此任何一个RAW Converter（如Photoshop的Camera RAW Plugin，Bibble、Phrase One C1 Pro、RawShooter essentials 2005，各厂商自带的Raw转换软件等）的作用就是将这些像素所记录的亮度信息转换成为肉眼所能看见的颜色信息。由于现在的CCD/CMOS与Foveon X3的原理不一样，所以对于CCD/CMOS而言，要获得一个像素上的颜色值，必须从邻近的像素中获取信息来进行一种叫做"反马赛克"的运算 （Foveon X3不需要这样），从而得到该位置的颜色值，如图2-6所示的效果。

图2-5 原始的RaW数据

                                    图2-6 插值颜色后的彩色数据

参考文档

dng_spec_1.4.0.0.pdf

TIFF6.pdf

http://zh.wikipedia.org/wiki/TIFF

http://en.wikipedia.org/wiki/TIFF/EP

http://blog.csdn.net/pkeel/article/details/1490823

http://blog.csdn.net/han_jiang_xue/article/details/8266207

http://www.siliconimaging.com/RGB%20Bayer.htm

http://www.awaresystems.be/imaging/tiff/tifftags/search.html