AVIF图片格式简介

这篇文章发布于 2020年04月8日,星期三,15:42,归类于 Graphic相关。 阅读 5533 次, 今日 26 次 12 条评论

 

占位图

一、前言

打开caniuse首页,在最新的特性这里看到一个陌生的东西,一个名为AVIF的图片格式,这么名词有意思,AV?IF?等下,我先系个安全带,可以了,让我开进去看看是个什么东东。

caniuse首页AVIF

结果万里江山一片红:

暂时没有浏览器支持

我一瞬间就明白事情不简单,这玩意不得了。

开天辟地头一回,还没有任何浏览器支持,就把一个特性放上来的,说明这厮潜力可以,未来之星,大腿务必立刻抱上。

于是我就参考相关文档,终于大致搞清楚了AVIF图片格式…………的表面一些支持,对,就表面这点东西,什么算法之类,对比起,超过了我的技能范畴,讲不来,讲不来。

本文大量内容参考Netflix官方技术博客“AVIF for Next-Generation Image Coding”这篇文章,原文很长,本文就取之精华简单介绍。

二、AVIF与奈飞Netflix

AVIF这种图片格式是Netflix这家公司在今年情人节公布的。

Netflix是一家流媒体影视公司,必然会有大量影视海报,都是大图片。

海报图片

因此,Netflix对高清晰同时体积较小的图片诉求很高,需要一种替代JPEG的方法,这种新的方法需要支持以下特性:

a)得到广泛支持,b)具有更好的压缩效率,c)具有更广泛的功能集。

然后Netflix觉得AV1图像文件格式(AVIF)很有潜力,于是决定公布和开源。

已有的图片格式为什么不行

除了JPG,还有其他几种为人熟知的图片编码格式,如JPEG2000、WebP与HEVC。

但均有不足,例如:

  • 基于离散小波变换(DWT)的JPEG 2000格式是2000年JPEG的继承者。它带来了空间可伸缩性、感兴趣区域编码、支持比特深度范围、颜色平面数目灵活、无损编码等一系列附加特性,随着运动的扩展,2004年被公认为数字电影的视频编码标准。但并没有得到很好的市场推广(对比Google大力推崇的WebP、苹果IOS系统支持的 HEVC)。JPEG2000在数字影院、指纹鉴别等小范围内流行,但明显缺乏更加强大、大众化、商业化的软件生态支持,故而并没有实现真正的落地普及。
  • WebP 源于VP8,是Google 2010年开源出来的图像编解码算法,可以说是“含着金汤匙出生”,YouTube、Gmail、Google Play均应用WebP图片格式。2018年之后,浏览器Edge、Firefox也宣布支持WebP格式。但就目前来说,WebP仍只被看作PNG更高效快捷的替代方案,而且Google的一些非开源的技术总是能神奇地阻碍图片的分享。
  • HEVC是AVC(H.264)的后继产品,性能优秀,你可以在Apple设备上将HEIF(HEIF是存储HEVC编码的静态图像的容器)玩出各种花样。可惜的是,这支大佬的“独苗”存在专利费用。

AVIF的优势

我觉得AVIF图片格式有下面几个优点:

  1. 一统天下;
  2. 压缩溜溜溜;
  3. 开源JS可解析;

AVIF由开源组织AOMedia开发,Netflix、Google与Apple均是该组织的成员。看到没,几个大佬都在,因此是一统天下的图片格式。

其他优点可以专门开一个小节讲下。

add on 翌日
from微博 @紫云妃

avif 图片支持在metadata中对原始图片进行一些变形操作,有旋转(irot),镜像(imr)和裁切(clap)三种,尤其是裁切挺神奇的,也就是客户端看到的图可能只是一张大图的一部分,明明完整图片已经下载下来了,但你就是看不到其它部分。

三、AVIF图片格式的压缩对比

AVIF是基于AV1的新图像格式,使用HEIF作为容器(和Apple的HEVC一样)和AV1帧,压缩质量还真是叹为观止。

下面几张图是官方提供的:

这是原始图,无损PNG,近乎700K:
原始图

JPEG 444的效果图,大小@ 20,429字节:
JPEG444图片

这是AVIF的效果图,大小@ 19,788字节:
AVIF444图片

可以看到,在同样尺寸大小范围内,JPEG格式的图形已经糊成浆糊一样,大片的明显的色块色条就像是斑驳的老建筑,无法直视。但是,AVIF格式的图形显示却非常OK,体积也很小。

此时的AVIF相比无损PNG有约59倍的压缩性能(原始图像尺寸768×512,因此无损字节数是768x512x3 ,现在压缩到20k,压缩比59倍)。

如果我们提高以下图片的压缩质量,不要压缩那么狠,再看下JPG图片和AVIF图片效果,都是无损PNG截图效果,以便准确对比。

JPEG 444的效果图,大小@ 40,276字节:
JPEG444图片

这是AVIF 444的效果图,大小@ 39,819字节:
AVIF444图片

可以看到,JPG图片的天空有很多明显颜色渗漏,视觉上一点也不平滑,而AVIF图像与原始图像视觉效果相当,这里的压缩系数为29倍。

官方还提供了很多其他对比图,还有对比图标和数据,这里就不一一展示了,有兴趣可以去文章一开始提到的博文地址查阅。

总而言之一句话,AVIF图片格式压缩很棒,件大小比JPEG小10倍,具有相同的图像质量。

另外,AVIF不仅支持标准动态范围(SDR)图像,还支持高动态范围(HDR)和宽色域(WCG)。它可以存储单个图像和图像序列。

AVIF是符合HEIF标准的格式。

种种迹象表明,这一次的AVIF是来真的了。

四、AVIF图像格式转换

分享一个在线转换AVIF图像格式的工具:https://convertio.co/zh/formats/avif/

可以把AVIF转换成JPG,PNG格式,也可以把JPG,PNG转换成AVIF格式,毕竟AVIF编码都是开源的。

例如下面这个JPG转AVIF的操作界面截图:

JPG转AVIF

如果你只是想找一些AVIF图像做一些测试之类,这里有图像资源。

五、在项目中使用AVIF – Polyfill

OK,现在有了AVIF图片,如何在项目中使用呢,都没有浏览器支持,岂不是用个空大屁,哦,非也非也,因为AVIF项目是开源的,因此,web中也是可以使用JS进行解析的。

有请avif polyfill项目:https://github.com/Kagami/avif.js

avif polyfill项目

demo体验地址:https://kagami.github.io/avif.js/

优点

  • 小,可选依赖项,minified&gzip后小于4kb
  • 方便,直接引入即可。JS会自动拦截AVIF fetch请求
  • 快,如果浏览器支持,就使用本机解码器,会相当快

支持浏览器

原生编码支持:

  • Chrome Desktop 70+
  • Firefox 63+ (media.av1.enabled需要激活)
  • Firefox for Android 64+ (media.av1.enabled 和 media.av1.use-dav1d 需要激活)
  • Edge 18+ (AV1 Video Extension需要安装)
  • Bromite 71+

使用AV1 polyfill:

  • Chrome 57+
  • Firefox 53+
  • Edge 17+
  • Safari 11+

使用

npm install avif.js
// 下面代码放到reg.js中,然后把avif-sw.js放在web服务器根目录
require("avif.js").register("/avif-sw.js");
<body>
  <!-- 注册worker -->
  <script src="reg.js"></script>

  <!-- 使用IMG标签嵌入AVIF图像 -->
  <img src="image.avif">

  <!-- 或者通过CSS属性 -->
  <div style="background: url(image2.avif)">
    by zhangxinxu(.com)
  </div>
</body>

其他

  • 需要使用HTTPS协议
  • 不支持在Firefox/Edge隐私模式窗口
  • 页面第一次访问需要重加载来显示静态资源

实际上,理论上浏览器不支持Service workers也是可以解析AVIF,让浏览器显示的,问题就是fetch avif格式文件不方便,此Polyfill脚本日后可能会进行支持。

六、结语

为啥这些标准啊,规则啊,都是American制定的呢?

我要琢磨琢磨是不是国内也可以指定一些标准,底层的驾驭不了,应用层的标准可以试一试。

可以放在心里面盘一盘,以后说不定有机会的。

当下还是要不断积累。

好,本文就说这么多,简单介绍下,大家也可以在自己团队内部做个分享啥的,看看能不能积累个最佳实践之类。

(本篇完)

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发表评论(目前12 条评论)

  1. reyhappen说道:

    旭哥搞个点九图在web端实现的文章看看啊,我尤其想知道aapt工具压缩之后的点九图是怎么读取出来拉伸和占位信息的,看别人介绍都是读二进制的,旭哥也可以搞个专门讲解png或者其他格式图片的数据结构组成的文字

  2. 代码如诗如画说道:

    使用起来还是有点麻烦了

  3. Jason说道:

    “页面第一次访问需要重加载来显示静态资源”
    这个是啥意思,无法理解

  4. 大海爱奔跑说道:

    结语部分,大神在埋伏笔了,牛!

  5. 宋春雷说道:

    不知道的格式

  6. pvzmod说道:

    Richard M. Stallman 说,开源软件不等于自由软件。

  7. pvzmod说道:

    有没有办法拍摄 SVG 照片?

  8. 前端搬砖娃说道:

    不支持在Firefox/Edge隐私模式窗口,一下让使用场景缩减了30%