AVIF是什么格式？一文看懂 AV1 图像格式 AVIF

什么是 AVIF 格式？

AVIF 是 AV1 Image File Format 的缩写，是一种现代的开源图像压缩格式。AVIF 格式基于AV1视频编解码器，该编解码器由开放媒体联盟（AOMedia）开发，旨在提供高效、高质量的视频压缩。AVIF 格式利用 AV1 编解码器采用的先进压缩技术，提供卓越的图像质量，而文件大小只是 JPEG 和 PNG 等传统图像格式的一小部分。

AVIF 格式的主要特点是能够在不影响图像质量的情况下实现卓越的压缩效率。这是通过结合多种先进的编码技术（例如色度子采样和自适应量化）实现的，这些技术使该格式能够显著减少表示图像所需的数据量，同时保持图像的视觉保真度。

除了压缩功能外，AVIF 格式还具有高动态范围（HDR）成像、广色域和透明度等高级功能。这些功能使该格式能够提供令人惊叹的视觉体验。

AVIF 格式简史

AVIF 格式起源于 AV1 视频编解码器的开发，该编解码器于 2015 年由谷歌、Mozilla、思科和 Netflix 等多家行业领先的技术公司联合开发。这些公司与其他合作者共同成立了开放媒体联盟（AOMedia），目标是创建下一代开源视频编解码器，与 H.264 和 VP9 等现有编解码器相比，该编解码器能提供更高的压缩效率和视频质量。

AV1 编解码器于 2018 年 3 月正式发布，它在视频领域的成功很快引起了人们对其在静态图像领域潜在应用的兴趣。2018 年 9 月，AVIF 规范的第一个版本发布，并在接下来的几年中进一步完善。AVIF 格式于 2020 年 7 月正式标准化，成为 ISO/IEC 23000-22 规范的一部分。

自标准化以来，AVIF 格式一直稳步获得主流网络浏览器的采用和支持，包括 Google Chrome、Mozilla Firefox 和 Microsoft Edge。此外，一些图像编辑工具和内容分发网络 ( CDN ) 也开始支持 AVIF 格式，这推动了该格式的发展，并增强了其成为广泛采用的图像压缩和优化标准的潜力。

AVIF 文件格式的结构和组件

AVIF 文件格式基于国际标准化组织 (ISO) 基础媒体文件格式 (BMFF)。BMFF 是一种灵活且可扩展的容器格式，用于存储各种类型的媒体数据，例如视频、音频和图像。这意味着 AVIF 文件与其他基于 BMFF 的格式（如 MP4 和 ISOBMFF）具有共同的结构。

AVIF boxes

AVIF 文件由层级结构的盒子(box)组成，这些盒子是嵌套的容器，用于存储不同类型的数据和元数据。AVIF 文件中的顶层盒是 File Type Box (ftyp)，它标识该文件为 AVIF 文件，并指定所使用的格式版本。在 ftyp 内部，还有其他几个盒子，用于包含实际的图像数据和各种元数据，例如Media Data Box (mdat)、Item Location Box (iloc) 和 Item Properties Box (iprp)。

图像数据

AVIF 文件中的图像数据是以使用 AV1 编解码器编码的压缩帧序列形式存储的。每个帧都存储在自己的盒子(Box)中，称为 Compressed Image Item Box（ispe），并附带一个解码器配置记录，该记录提供有关该特定帧所用编码参数的信息。这种模块化结构允许 AVIF 文件在单个文件中存储多个图像，例如一系列缩略图或同一图像的不同分辨率。

元数据

除了压缩图像数据外，AVIF 文件还可以存储各种类型的元数据，如 Exif、XMP 和 ICC 配置文件，这些配置文件提供了有关图像及其创建过程的附加信息。这些元数据存储在 AVIF 文件中的专用框中，因此易于访问和操作，而不会影响图像数据本身。

AVIF 的应用场景

AVIF 格式的主要用途是作为 Web 和应用程序开发中 JPEG 和 PNG 等传统图像格式的更高效替代方案。通过利用 AV1 编解码器提供的高级压缩技术，AVIF 文件可以在显著减小的文件大小的情况下提供相当甚至更优的图像质量，从而加快网站和应用程序的加载速度并减少带宽消耗。

除了性能优势外，AVIF 格式还支持多种高级功能，使其适用于各种专业应用。例如，AVIF 格式支持高动态范围（HDR）成像和广色域，可创建视觉效果极佳的图像，并可在支持 HDR 的最新设备上显示。同样，它对透明度和动画的支持使其成为创建复杂图形和用户界面元素的多功能选择。

主要网络浏览器、图像编辑工具和内容交付网络（CDN）越来越多地采用 AVIF 格式，这也有助于推动其在电子商务、媒体和娱乐以及社交网络等各行各业的应用。随着越来越多的工具和平台集成对 AVIF 格式的支持，预计其受欢迎程度和使用量将继续增长。

AVIF 格式的优势

与 JPEG 和 PNG 等传统图像格式相比，AVIF 格式具有几个主要优势：

• 卓越的压缩效率：AV1 编解码器采用的先进编码技术使 AVIF 格式的压缩效率显著优于传统格式，从而在不牺牲图像质量的情况下减小文件大小。在很多情况下，AVIF 的图像压缩能力比 JPEG 等流行格式高出 10 倍。
• 高质量图像：AVIF 格式支持多种高级功能，例如 HDR 成像（AVIF 兼容 HDR 图像，支持全分辨率的 10 位和 12 位色彩）、广色域和透明度，使其能够提供超越传统图像格式功能的令人惊叹的视觉体验。
• 开源且免版税：AVIF 格式基于开源 AV1 编解码器，无需支付专利许可费用，也不受任何限制。这使得 AVIF 格式成为希望采用最新图像压缩技术的开发者和内容创作者的一种便捷且经济的选择。
• 广泛的兼容性和支持： AVIF 格式已获得主流网络浏览器（包括 Google Chrome、Mozilla Firefox 和 Microsoft Edge）以及多种图像编辑工具和内容分发网络 (CDN) 的支持。这种日益壮大的支持生态系统使开发人员和内容创作者能够更轻松地采用 AVIF 格式并将其集成到他们的工作流程中。

AVIF 格式的局限性

与传统图像格式相比，AVIF 格式具有很多优势，但它也有一些限制，开发人员和内容创建者应加以注意：

• 旧版浏览器支持有限：虽然主流现代网络浏览器都支持 AVIF 格式，但 Internet Explorer 等旧版浏览器却不支持。这意味着开发者可能需要为使用旧版浏览器的用户提供 JPEG 等后备选项，以确保在所有设备上获得一致的体验。
• 更高的编码复杂度：AV1 编解码器采用的高级编码技术与 JPEG 和 PNG 等传统格式相比，编码时间可能会更长。对于需要在短时间内处理大量图像的开发者和内容创作者来说，这可能是一个问题。
• 某些图像编辑工具缺乏原生支持：虽然 AVIF 格式已被多种流行的图像编辑工具（例如 GIMP 和 ImageMagick）支持，但并非所有工具（例如 Adob​​e Photoshop）都原生支持该格式。这可能需要用户依赖第三方插件或将 AVIF 文件转换为其他格式后再进行编辑。

相比 AVIF 格式的局限性，其优势更大。AVIF 格式有望改变游戏规则，很快会成为全球流行的图像格式。由于其潜在的功能，它可能很快就会获得所有平台的全面支持。