Netflix选择AVIF作为下一代图片压缩技术

原创 Netflix技术博客 LiveVideoStack

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Netflix在情人节当天公开AVIF作为下一代图片压缩技术，同其宣布在Android端采用AV1视频编解码格式仅相隔一周时间。

编译 / Coco Liang

技术审校 / 蒋默邱泽

原文https://netflixtechblog.com/avif-for-next-generation-image-coding-b1d75675fe4

Netflix在今年情人节当天公布了下一代图片压缩编码格式——AVIF，采用AVIF替换目前正在使用的JPEG编码格式已经被Netflix正式提上了日程。

Netflix在自己的科技博客中表明，能够替代JPEG的图片编码格式必须满足以下三个条件：

可以被广泛的支持；
有更高的压缩效率；
有更多的特性。

通过对比其他几种同样为人熟知的图片编码格式：JPEG2000、WebP与HEVC，我们发现，AVIF在满足Netflix以上三个要求的同时，相比其他图片格式也确实是个better choice。

曾经JPEG 2000在标准推出并具体实现之后，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玩出各种花样。可惜的是，这支大佬的“独苗”存在专利费用。HEIF是存储HEVC编码的静态图像的容器，类似的存储AV1编码的静态图像的容器就是本篇的主角——AVIF。

AVIF由开源组织AOMedia开发，Netflix、Google与Apple均是该组织的成员。AVIF是基于AV1的新图像格式，使用HEIF作为容器和AV1帧。

在图像编码格式领域， MPEG已将与编解码器无关的通用图像容器格式标准化，即ISO / IEC 23000-12标准（又称HEIF）。 HEIF已用于存储最著名的HEVC编码图像（以其HEIC变体形式），但也能够存储AVC编码图像甚至JPEG编码图像。

AOMedia最近扩展了此格式，以指定其AVIF格式的AV1编码图像的存储。

而基本的HEIF格式提供了图像格式所期望的所有典型功能，例如：支持任何图像编解码器，使用有损或无损模式进行压缩的能力，支持各种采样率和色彩深度等。此外，HEIF格式还允许一系列动画帧的存储（提供了人们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中得到了广泛使用）。此外，由于HEIF格式借鉴了下一代视频压缩的经验，因此该格式允许保留元数据，例如色域和高动态范围（HDR）信息。

Netflix目前已经开源了一个基于Docker的框架，用于比较各种图像编解码器。主要功能包括：

使用Python 3进行代码编排（具有并行化）和采用新一代注释
易于重现结果
轻松控制目标质量范围

最为人熟知的JPEG已经有近27年的历史了，在技术快速更迭的移动互联网时代，这个数字的使用年限已经可以被称为元老级别了。虽然JPEG已经非常成熟，但仍存在硬件限制、实际使用过于复杂、只支持8bit、解码过程相对复杂等劣势，且不适用于流量费用昂贵的当下。

Netflix官方提供了几组图，对比了JPEG与AVIF图片格式的实际效果。图片都被转换成了无损的PNG格式，以便于明显的区分。

原始图像

JPEG图片，图片大小20,429 bytes

AVIF图片，图片大小19,788 bytes

在第一组图片中，可以明显看出JPEG格式在天空，池塘以及屋顶上有非常明显的块状效应。尽管屋顶上有些模糊和纹理丢失，但AVIF呈现的效果要好很多，至少不会出现块阴影，且此时的AVIF有约59倍的压缩性能。

JPEG图片，图片大小40,276 bytes

AVIF图片，图片大小39,819 bytes

这一组图的图片质量都有所提升，两种编码的图片大小仍然接近。JPEG格式在天空中仍然有肉眼可见的遮挡伪像，并且在多个位置出现色度渗漏。而AVIF图像与原始图像相当，这里的压缩系数为29倍。

同时，Netflix还提供了自家原创剧集的海报图片，对比了JPEG和AVIF图片编码格式在实际应用中有何不同。

原始图像

JPEG图片，图片大小80,562 bytes

AVIF图片，图片大小80,432 bytes

从这组图中可以发现，JPEG编码下，图片中存在可见的条带、块状效应，而AVIF格式看起来则非常接近原图。

尽管AVIF提供了出色的压缩效率，但它仍处于早期部署阶段。AOMedia正在开发一个名为libavif的开源库，该库可以对AVIF图像进行编码和解码，目的是简化图像社区中软件的集成。类似的集成已经在各种浏览器（例如Google Chrome）中开始应用。同时，dav1d团队也在不断努力，希望AVIF图像解码尽可能快地落地。

毕竟，让一种编码标准通行起来从来都不是一朝一夕的事情，技术方向要考虑压缩比、效果、速度、计算复杂度，推广方面要考虑软硬件生态支持、专利障碍、开源实现、市场营销等等。

一周前，Netflix宣布了将在在Android上采用AV1视频编解码格式，现在他们也将很快在Android上测试AVIF图像格式。

与此同时，Netflix也正在为UI处理HDR图像，并计划使用AVIF对这些HDR图像资产进行编码，尝试使用JPEG 2000作为HDR图像的压缩格式，期待AVIF可以提供更出色的压缩效果。

在全球互联的时代，图片格式越来越被希望是一个灵活开放的容器，私有技术也越来越被看作是开源的对立面。要真正推广并普遍应用AVIF，可以说是道阻且长，但一个开放的图片格式环境，却永远都值得期待。