Android 下的EXIF

一.什么是Exif

Exif(Exchangeable Image File 可交换图像文件)是一种图象文件格式，它的数据存储与JPEG格式是完全相同的。实际上Exif格式就是在JPEG格式头部插入了数码照片的信息，包括拍 摄时的光圈、快门、白平衡、ISO、焦距、日期时间等各种和拍摄条件以及相机品牌、型号、色彩编码、拍摄时录制的声音以及全球定位系统（GPS）、缩略图 等。简单地说，Exif=JPEG+拍摄参数。因此，你可以利用任何可以查看JPEG文件的看图软件浏览Exif格式的照片，但并不是所有的图形程序都能 处理 Exif信息。

所有的JPEG文件以字符串“0xFFD8”开头，并以字符串“0xFFD9”结束。文件头中有一系列“0xFF??”格式的字符串，称为“标识”，用来 标记JPEG文件的信息段。“0xFFD8”表示图像信息开始，“0xFFD9”表示图像信息结束，这两个标识后面没有信息，而其它标识紧跟一些信息字 符。
　　0xFFE0 -- 0xFFEF之间的标识符称为“应用标记”，没有被常规JPEG文件利用，Exif正是利用这些信息串记录拍摄信息如快门速度、光圈值等，甚至可以包括全 球定位信息。按照Exif2.1标准对这些标识符的定义，数码相机可以把各种拍摄信息记入数码图像中，应用软件可以读取这些数据，再按照Exif2.1标 准，检索出它们的具体含义,一般而言包括以下一些信息：
　　Image Description 图像描述、来源. 指生成图像的工具
　　Artist作者 有些相机可以输入使用者的名字
　　Make 生产者 指产品生产厂家
　　Model 型号 指设备型号
　　Orientation方向 有的相机支持，有的不支持
　　XResolution/YResolution X/Y方向分辨率 本栏目已有专门条目解释此问题。
　　ResolutionUnit分辨率单位 一般为PPI
　　Software软件 显示固件Firmware版本
　　DateTime日期和时间
　　YCbCrPositioning 色相定位
　　ExifOffsetExif信息位置，定义Exif在信息在文件中的写入，有些软件不显示。
　　ExposureTime 曝光时间 即快门速度
　　FNumber光圈系数
　　ExposureProgram曝光程序 指程序式自动曝光的设置，各相机不同,可能是Sutter Priority（快门优先）、Aperture Priority（快门优先）等等。
　　ISO speed ratings感光度
　　ExifVersionExif版本
　　DateTimeOriginal创建时间
　　DateTimeDigitized数字化时间
　　ComponentsConfiguration图像构造（多指色彩组合方案）
　　CompressedBitsPerPixel(BPP)压缩时每像素色彩位 指压缩程度
　　ExposureBiasValue曝光补偿。
　　MaxApertureValue最大光圈
　　MeteringMode测光方式， 平均式测光、中央重点测光、点测光等。
　　Lightsource光源 指白平衡设置
　　Flash是否使用闪光灯。
　　FocalLength焦距，一般显示镜头物理焦距，有些软件可以定义一个系数，从而显示相当于35mm相机的焦距 MakerNote(User Comment)作者标记、说明、记录
　　FlashPixVersionFlashPix版本 （个别机型支持）
　　ColorSpace色域、色彩空间
　　ExifImageWidth(Pixel X Dimension)图像宽度 指横向像素数
　　ExifImageLength(Pixel Y Dimension)图像高度 指纵向像素数
　　Interoperability IFD通用性扩展项定义指针 和TIFF文件相关，具体含义不详
　　FileSource源文件 Compression压缩比。

二.Camera中拍照流程

在Android Camera程序开发过程中，要用到Exif相关的知识，如果处理不当，会导致拍摄的JPEG图片无法正常浏览。
在Froyo(Android 2.2)源码中的Camera应用是不对Exif信息进行写操作，而只是读操作，对于Exif的写操作是交给Camera硬件抽象层去完成，这是 google的设计逻辑。但是不同的Android平台及其相关子平台，再加上不同的Camera应用，相互交替，排列组合，或许会出现这样一种情况：底 层没有去写Exif，而上层应用也没有写Exif信息，那么图片的显示信息将会丢失。其中影响最为严重的是Orientation这个参数。

Froyo camera的逻辑是这样的：
在Camera这个Activity中，有一个内部类ImageCapture，其中包含一个重要的方法：
private void capture() {
// Set rotation.
mParameters.setRotation(mLastOrientation);
....................
.....................
 mCameraDevice.setParameters(mParameters);

mCameraDevice.takePicture(mShutterCallback, mRawPictureCallback, mPostViewPictureCallback, new JpegPictureCallback(loc));
}

大致流程是这样的：
1.将拍照时相机的方向添加进Camera.Parameters的实例中;
2.将全部相机拍照参数传给android.hardware.Camera的对象;
3.调用方法takePicture，并设置好非常重要的4个callback;
4.生成Exif数据的事情就由HAL来完成;
5.第4个callback返回数据(这个callback是最重要的，而且是不可缺省的，也就是说前3个callback设置成Null也不会影响拍照功能),见如下代码：
private final class JpegPictureCallback implements PictureCallback {
public void onPictureTaken(final byte[] jpegData, final android.hardware.Camera camera) {
//jpegData为JPEG数据，是由HAL层根据应用传输的各种参数(即Camera.Parameters的实例)以及JPEG压缩算法生成的。
mImageCapture.storeImage(jpegData, camera, mLocation);
}
}

三.Exif使用方法及代码优化方案

什么地方用到Exif信息呢？我遇到的至少有如下这么几个地方：
1.生成右上角所略图;
2.图片显示应用，例如android自带的gallery3d应用;
3.图片回显;
4.短(彩)信等需要添加camera附件的应用.

看看源码： ImageManager中是这样读取Exif方向参数的。
    public static int getExifOrientation(String filepath) {
        int degree = 0;
        ExifInterface exif = null;
        try {
            exif = new ExifInterface(filepath);
        } catch (IOException ex) {
            Log.e(TAG, "cannot read exif", ex);
        }
        if (exif != null) {
            int orientation = exif.getAttributeInt(
                ExifInterface.TAG_ORIENTATION, -1);
            if (orientation != -1) {
                // We only recognize a subset of orientation tag values.
                switch(orientation) {
                    case ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_90:
                        degree = 90;
                        break;
                    case ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_180:
                        degree = 180;
                        break;
                    case ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_270:
                        degree = 270;
                        break;
                }

            }
        }
        return degree;
    }

这个方法可以进一步优化，从而对于Exif信息的写入不再依赖底层。那就是比较一下传输给底层的orientation与实际返回的是否相等，不相等就是底层写入Exif信息出错，我们就可以在应用层进行修正。
可以添加一个判断分支如下：（其中EXIF_ORIENTATION是我们缓存的应用传给底层的值）。
else if(orientation == 0 && EXIF_ORIENTATION != 0) {
                switch (EXIF_ORIENTATION) {
                case 90:
                    orientation = ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_90;
                    degree = 90;
                    break;
                case 180:
                    orientation = ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_180;
                    degree = 180;
                    break;
                case 270:
                    orientation = ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_270;
                    degree = 270;
                    break;
                }
                exif.setAttribute(ExifInterface.TAG_ORIENTATION, Integer.toString(orientation));
                try {
                    exif.saveAttributes();
                } catch (IOException e) {
                     Log.e(TAG, "cannot save exif", e);
                }
            }


在应用层对于Exif的操作是通过android.media.ExifInterface接口完成的。
通过public void setAttribute (String tag, String value) 来设置，而获取可以通过 public int getAttributeInt (String tag, int defaultValue) 和 public String getAttribute (String tag) 两种方法都可以，getAttributeInt 重载方法一第二个参数为我们设置的默认值，如果成功则返回相应Tag的值;特定的整数内容为该方法直接返回值。而重载方法二该方法直接返回结果，如果失败 则为null。

结论

这样，经过简单改造(只是添加了对Exif信息校验以及写操作的逻辑)的Camera应用将更加健壮，不依赖平台底层是否处理了Exif信息，即使出现异常，应用能够自动修正。
这里只是以Exif中的 Orientation参数为例，其他参数可以以此类推，保证拍摄出来的图片符合标准。