編譯 / Coco Liang
技術審校 / 蔣默邱澤
原文
https://netflixtechblog.com/avif-for-next-generation-image-coding-b1d75675fe4Netflix在今年情人節當天公布了下一代圖檔壓縮編碼格式——AVIF，采用AVIF替換目前正在使用的JPEG編碼格式已經被Netflix正式提上了日程。
Netflix在自己的科技部落格中表明，能夠替代JPEG的圖檔編碼格式必須滿足以下三個條件：
- 可以被廣泛的支援；
- 有更高的壓縮效率；
- 有更多的特性。
通過對比其他幾種同樣為人熟知的圖檔編碼格式：JPEG2000、WebP與HEVC，我們發現，AVIF在滿足Netflix以上三個要求的同時，相比其他圖檔格式也确實是個better choice。
曾經JPEG 2000在标準推出并具體實作之後，并沒有得到很好的市場推廣（對比Google大力推崇的WebP、蘋果IOS系統支援的 HEVC）。JPEG2000在數字影院、指紋鑒别等小範圍内流行，但明顯缺乏更加強大、大衆化、商業化的軟體生态支援，故而并沒有實作真正的落地普及。
WebP 源于VP8，是Google 2010年開源出來的圖像編解碼算法，可以說是“含着金湯匙出生”，YouTube、Gmail、Google Play均應用WebP圖檔格式。2018年之後，浏覽器Edge、Firefox也宣布支援WebP格式。但就目前來說，WebP仍隻被看作PNG更高效快捷的替代方案，而且Google的一些非開源的技術總是能神奇地阻礙圖檔的分享。
HEVC是AVC(H.264)的後繼産品，性能優秀，你可以在Apple裝置上将HEIF玩出各種花樣。可惜的是，這支大佬的“獨苗”存在專利費用。HEIF是存儲HEVC編碼的靜态圖像的容器，類似的存儲AV1編碼的靜态圖像的容器就是本篇的主角——AVIF。
AVIF由開源組織AOMedia開發，Netflix、Google與Apple均是該組織的成員。AVIF是基于AV1的新圖像格式，使用HEIF作為容器和AV1幀。
在圖像編碼格式領域， MPEG已将與編解碼器無關的通用圖像容器格式标準化，即ISO / IEC 23000-12标準（又稱HEIF）。 HEIF已用于存儲最著名的HEVC編碼圖像（以其HEIC變體形式），但也能夠存儲AVC編碼圖像甚至JPEG編碼圖像。
AOMedia最近擴充了此格式，以指定其AVIF格式的AV1編碼圖像的存儲。
而基本的HEIF格式提供了圖像格式所期望的所有典型功能，例如：支援任何圖像編解碼器，使用有損或無損模式進行壓縮的能力，支援各種采樣率和色彩深度等。此外，HEIF格式還允許一系列動畫幀的存儲（提供了人們期待已久且十分高效的GIF的的替代方法），以及指定Alpha通道的能力（在UI中得到了廣泛使用）。此外，由于HEIF格式借鑒了下一代視訊壓縮的經驗，是以該格式允許保留中繼資料，例如色域和高動态範圍（HDR）資訊。
Netflix目前已經開源了一個基于Docker的架構，用于比較各種圖像編解碼器。主要功能包括：
- 使用Python 3進行代碼編排（具有并行化）和采用新一代注釋
- 易于重制結果
- 輕松控制目标品質範圍
最為人熟知的JPEG已經有近27年的曆史了，在技術快速更疊的移動網際網路時代，這個數字的使用年限已經可以被稱為元老級别了。雖然JPEG已經非常成熟，但仍存在硬體限制、實際使用過于複雜、隻支援8bit、解碼過程相對複雜等劣勢，且不适用于流量費用昂貴的當下。
Netflix官方提供了幾組圖，對比了JPEG與AVIF圖檔格式的實際效果。圖檔都被轉換成了無損的PNG格式，以便于明顯的區分。
原始圖像
JPEG圖檔，圖檔大小20,429 bytes
AVIF圖檔，圖檔大小19,788 bytes
在第一組圖檔中，可以明顯看出JPEG格式在天空，池塘以及屋頂上有非常明顯的塊狀效應。盡管屋頂上有些模糊和紋理丢失，但AVIF呈現的效果要好很多，至少不會出現塊陰影，且此時的AVIF有約59倍的壓縮性能。
JPEG圖檔，圖檔大小40,276 bytes
AVIF圖檔，圖檔大小39,819 bytes
這一組圖的圖檔品質都有所提升，兩種編碼的圖檔大小仍然接近。JPEG格式在天空中仍然有肉眼可見的遮擋僞像，并且在多個位置出現色度滲漏。而AVIF圖像與原始圖像相當，這裡的壓縮系數為29倍。
同時，Netflix還提供了自家原創劇集的海報圖檔，對比了JPEG和AVIF圖檔編碼格式在實際應用中有何不同。
JPEG圖檔，圖檔大小80,562 bytes
AVIF圖檔，圖檔大小80,432 bytes
從這組圖中可以發現，JPEG編碼下，圖檔中存在可見的條帶、塊狀效應，而AVIF格式看起來則非常接近原圖。
盡管AVIF提供了出色的壓縮效率，但它仍處于早期部署階段。AOMedia正在開發一個名為libavif的開源庫，該庫可以對AVIF圖像進行編碼和解碼，目的是簡化圖像社群中軟體的內建。類似的內建已經在各種浏覽器（例如Google Chrome）中開始應用。同時，dav1d團隊也在不斷努力，希望AVIF圖像解碼盡可能快地落地。
畢竟，讓一種編碼标準通行起來從來都不是一朝一夕的事情，技術方向要考慮壓縮比、效果、速度、計算複雜度，推廣方面要考慮軟硬體生态支援、專利障礙、開源實作、市場營銷等等。
一周前，Netflix宣布了将在在Android上采用AV1視訊編解碼格式，現在他們也将很快在Android上測試AVIF圖像格式。
與此同時，Netflix也正在為UI處理HDR圖像，并計劃使用AVIF對這些HDR圖像資産進行編碼，嘗試使用JPEG 2000作為HDR圖像的壓縮格式，期待AVIF可以提供更出色的壓縮效果。
在全球互聯的時代，圖檔格式越來越被希望是一個靈活開放的容器，私有技術也越來越被看作是開源的對立面。要真正推廣并普遍應用AVIF，可以說是道阻且長，但一個開放的圖檔格式環境，卻永遠都值得期待。
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