Exifの撮影日

父の撮り溜めた写真がiPadに大量にある。これらはみな撮影日毎に自動整理されていたのだが、先日のiOSアップグレードの時に問題があったようで、一部で撮影日が表示されなくなってしまった。

で、再度取り込み直そうとして、ふと考える。画像ファイルのファイル名って、デジカメの内部のカウンターをつかった連番で構成されているので、見ただけじゃいつ撮ったものか判らない。これが、撮影日がファイル名になってたら便利なんじゃないだろうか。年月日_時分秒で 20120117_120005.jpg みたいな感じで。

ということで、しばらく前に作った JPEGファイルから画像サイズを取り出すものを弄って作ってみた。


# byte_array.rb
module ByteArray
  def toHexString( byte_array )
    byte_array.unpack( 'H*' ).join
  end
  
  def toInteger( byte_array )
    toHexString( byte_array ).hex
  end
end

まずは、これでいいのか微妙なバイト列用のモジュール。バイト列を16進文字列に変換する処理と、それを更に数値に変換する処理。


# jfif.rb
require 'byte_array'

class JFIF
  include ByteArray
  
  @filename
  @filetype
  @markers
  
  def initialize( filename, filetype = 'JFIF' )
    @filename = filename
    @filetype = filetype
    @markers = {}
    parseJFIF
  end
  
  def parseJFIF
    File.open( @filename, 'rb' ) do | f |
      raise 'not JPEG' unless toHexString( f.read( 2 ) ) == 'ffd8'
      until ( m = get_marker( f ) )[ :mark ] == 'ffda'
        @markers[ m[ :mark ] ] = m[ :data ]
      end
    end
    if @filetype == 'JFIF'
      raise 'not JFIF' unless app0 = @markers[ 'ffe0' ]
      raise 'not JFIF' unless app0[ 0 .. 3 ] == 'JFIF'
    end
  end
  private :parseJFIF
  
  def get_marker( f )
    m = {}
    m[ :mark ] = toHexString( f.read( 2 ) )
    m[ :size ] = toInteger( f.read( 2 ) )
    m[ :data ] = f.read( m[ :size ] - 2 )
    m
  end
  private :get_marker
  
  def marks
    @markers.keys
  end
  
  def marker( mark )
    @markers[ mark ]
  end
end

次に、Exif の元である JFIF 形式のデータ解析処理。

わざわざ JFIF を経ないで直接 Exif を取り出してもいいのだが、これはこれでいつかきっと使うだろうから。いや、そもそも画像サイズの取り出しのために作ったのが元だから、既に使っているのか。

以下、コード中に出てきている値の説明。

ffd8

JPEG ファイルは、先頭が必ずこの値になっているので、これを使ってファイルが JPEG かどうかを確認している。

ffda

画像そのもののデータの始まりを示すマーカー。

各種データはここまでに設定されていて、これ以降にはイメージデータしかない。はず。

ffe0

APP0 のマーカー。

JFIF では、最初のマーカーとして app0 が設定されることになっていて、このマーカーの先頭には 'JFIF' が設定されることになっている。なので、これを使って画像が JFIF であることを確認している。


#exif.rb
require 'fileutils'
require 'jfif'

class Exif < JFIF
  include ByteArray
  
  BIG_ENDIAN    = 'MM'
  LITTLE_ENDIAN = 'II'
  TIFF_OFFSET   = 6
  
  @app1
  @endian
  @tags
  
  def initialize( filename, filetype = 'EXIF' )
    super( filename, filetype )
    @tags = {}
    parseExif
  end
  
  def parseExif
    raise 'not Exif' unless @app1 = @markers[ 'ffe1' ]
    raise 'not Exif' unless @app1[ 0 .. 3 ] == 'Exif'
    parseTiff
  end
  private :parseExif
  
  def parseTiff
    @endian = slice( 0, 2 )
    raise 'unsupported endian' unless @endian == BIG_ENDIAN || @endian == LITTLE_ENDIAN
    raise 'not TIFF' unless toHexString( slice( 2, 2, @endian ) ) == '002a'
    parseIFD( 8 )
    parseIFD( @tags[ 34665 ][ :value ] ) if @tags[ 34665 ] # 34665 : Exif IFD Pointer
    parseIFD( @tags[ 34853 ][ :value ] ) if @tags[ 34853 ] # 34845 : GPS info IFD Pointer
  end
  private :parseTiff
  
  def parseIFD( offset )
    n = toInteger( slice( offset, 2, @endian ) )
    i = 0
    while i < n
      tag = parseTag( offset + 2 + i * 12 )
      @tags[ tag[ :tag ] ] = tag
      i += 1
    end
  end
  private :parseIFD
  
  def parseTag( offset )
    tag = {}
    tag[ :tag   ] =         toInteger( slice( offset + 0, 2, @endian ) )
    tag[ :type  ] = type  = toInteger( slice( offset + 2, 2, @endian ) )
    tag[ :size  ] = size  = toInteger( slice( offset + 4, 4, @endian ) )
    tag[ :value ] = value =            slice( offset + 8, 4, @endian )
    case type
      when 2 then # ASCII
        tag[ :value ] = slice( toInteger( value ), size - 1 ) if size > 4 # 末尾の0を削除
      when 3,     # SHORT           : 2byte
           4,     # LONG            : 4byte
           9 then # Signed LONG     : 4byte
        tag[ :value  ] = toInteger( value )
      when 5,     # RATIONAL        : 4byte * 2
          10 then # Signed RATIONAL : 4byte * 2
        value_offset = toInteger( value )
        tag[ :value ] = [ toInteger( slice( value_offset, 4 ) ), toInteger( slice( value_offset + 4, 4 ) ) ]
      else        # BYTE, etc
        tag[ :value ] = slice( toInteger( value ), size ) if size > 4
    end
    tag
  end
  private :parseTag
  
  def slice( from, length, endian = BIG_ENDIAN )
    data = @app1[ TIFF_OFFSET + from .. TIFF_OFFSET + from + length - 1 ]
    if endian == LITTLE_ENDIAN
      data.unpack( 'C*' ).reverse.pack( 'C*' )
    else
      data
    end
  end
  private :slice
  
  def get( tag )
    @tags[ tag ]
  end
end

そしてやっと Exif の処理。 JFIF の派生クラスとして実装している。

以下、コード中に出てきている値の説明など。

ffe1

APP1 のマーカー。

JFIF は APP0 だったが、Exif の場合は APP0 の替わりに APP1 が来ることになっている。で、このデータの先頭に 'Exif' が設定されることになっている。

'MM' / 'II'

エンディアンの指定。 MM がビッグエンディアンで、II がリトルエンディアン。

Exif は、データの細目を TIFF 形式で持っていて、エンディアンはこのデータの並び順を決める。上記 Exif に続いて設定されることになっている。

リトルエンディアンだと、読み込んだデータをひっくり返す必要があって地味に面倒臭い。俺が面倒だと思うんだから、デジカメメーカーの人もきっとそう思うだろう。リトルエンディアンのデータなんてきっと無い。問答無用にビッグエンディアンでいいだろう。そう決めつけて作ったら、コニカミノルタの画像ファイルがリトルエンディアンだった。ガッカリだよ。そんなことだから経営不振になるのだ。

002a

TIFF マーク

データが TIFF 形式であることを示す。わざわざこんなマークを設定するのは、TIFF ではない場合もあるからだろう。でも、手元にある画像データは全て TIFF 形式だったので、他の形式は考慮しない。

これを使って、画像ファイルから撮影日時を取り出し、ファイル名を変更する。

撮影日時は、Exif 内のタグ 36867(0x9003) のデータとして、 YYYY:MM:DD HH:MM:SS の書式で記録されている。この値を取り出して、折角だから年/月/日とディレクトリを階層化し、そこに画像ファイルを、日時に名前を変更してコピーする。


require 'exif'
include FileUtils
Dir.glob( "/Users/watanabe/Pictures/photo/*/*.JPG" ).each do | f |
  begin
    exif = Exif.new( f )
    dateTime = exif.get( 36867 )[ :value ]
    dirTree = dateTime.split( / / )[0].split( /:/ )
    dirname = "/Users/watanabe/Pictures/photo2/#{ dirTree[0] }/#{ dirTree[1] }/#{ dirTree[2] }"
    newFilename = dateTime.gsub( /:/, "" ).gsub( / /, "_" ) + ".jpg"
    newPath = "#{ dirname }/#{ newFilename }"
    FileUtils.mkdir_p dirname
    FileUtils.cp f, newPath
  rescue => e
    p e
    p "err : #{ f }"
  end
end

これがその処理のコードなのだが、肝心の Exif のデータ解析と日時の取得部分は


exif = Exif.new( f )
dateTime = exif.get( 36867 )[ :value ]

と、たったの2行。いくつか試してみた所、36867という値は重複も無さそうだし、この程度だったら TIFF の解析なんかしないで直接 36867 を探して撮影日時を取得しても良かったのかもしれない。

折角なので JFIF 側の使用例も書いておこう。前に作ったのと同じ、画像サイズ（解像度）を取得して表示するならこんな感じ。


require 'jfif'
include ByteArray
Dir.glob( "/Users/watanabe/Pictures/*/*.jpg" ).each do | f |
  jfif = JFIF.new( f )
  jfif.marks.each do | mark |
    marker = jfif.marker( mark )
    if marker[ 0 ] == 8
      h = toInteger( marker[ 1 .. 2 ] )
      w = toInteger( marker[ 3 .. 4 ] )
      p "#{ f } : #{ w } x #{ h }"
      break
    end
  end
end

これまた TIFF からデータを取り出す処理は2行。あと、8 がなんなのかは未だに不明。何だか判らないが、JFIF ではマーカーデータの先頭が 8 のところに画像サイズが入っている。

という流れとは全く関係無いが、チョコフレークが食べたくなった。