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小巧玲珑的 AVIF,你的网页图片换新装!

  • 2023-07-14
    北京
  • 本文字数:4772 字

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小巧玲珑的AVIF,你的网页图片换新装!

在现有的大环境下,越来越注重用户体验,因此对图片库的要求也日益攀升。从成本的角度来看,使用AVIF格式可以节省大量的网络带宽和存储空间,减少网站加载时间,可以改善用户体验,进而提高网站的效率和收益,节约大量的费用。


AVIF的优点在于它可以提供更好的图像质量和更小的文件大小。与JPEG相比,AVIF可以将文件大小减少 50%以上,同时保持相同的图像质量。这是因为AVIF使用了更先进的压缩算法,包括可变长度编码(VLC)、帧间预测和深度学习等技术。


它还支持高动态范围(HDR)和广色域(WCG)图像,这意味着它可以呈现更真实的颜色和更明亮的亮度。这对于需要高质量图像的应用程序非常重要,例如医学成像、卫星图像和艺术品复制等。并且AVIF还具有广泛的兼容性。它可以在各种设备和平台上使用,包括桌面、移动和 Web。此外,AVIF还可以与现有的图像格式进行兼容,例如JPEGPNGWebP等。



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,压缩质量还是非常高的。



由上图可见,同样一张图片在AVIFJPG两种格式下,左侧的AVIF压缩到 18kb 的图像显示还是正常的,但是右侧的JPG格式下压缩到相同大小之后,就变得非常模糊,马赛克的感觉就很强烈。



综上图片可见。AVIF压缩的大小是最小的,然而它的清晰度却是最好的.肉眼可见几乎没有什么太大的模糊,JPEG在压缩到 20kb 的时候,整个图片已经糊得不忍直视了,肉眼可见 8x8 的 DCT 矩阵,高频的车身部分还好一些。低频的道路部分已经完全不能看了,就连WebP压缩之后马路中间的位置也有了模糊,并且AVIF的大小也是最小的。


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。


更多图片示例可见 https://avif.io/

现有的图片格式都有哪些

JPEG


  • 标准JPEG:1992 年正式通过,是“信息技术连续色调静止图像的数字压缩编码”,该格式特点是:由上而下依序显示图像,直到图像资料全部下载完毕,才能看到图像全貌。

  • 渐进式JPEG:使用过 ps 的同学,在保存“存储为 web 所用格式”时候,有一个勾选连续勾选后就是渐进式 JPEG 图片。渐进式 JPGE 图片可以在没有下载完毕就可以看到最终图像的大致轮廓,一定程度上可以提升用户体验。自持压缩,可以自定义,文件尺寸相对较小,下载速度会相对快些,但不是所有 JPEG 图片都是用于网络图片显示。也是因为他的特点是可压缩,尺寸小,也相对不适宜用该格式来显示高清晰度的图像。


JPEG 2000


  • 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


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


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 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/

  • https://avif.io/

  • 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。

  • 使用命令行工具转换,命令行工具转换图像到AVIF,需要 Node.js 14.15.0+


npm install avif
复制代码


Options:      --input               Input file name(s), supports globs/wildcards                    [string] [default: "*.{jpg,jpeg,tif,tiff,webp,png,gif,svg}"]      --output              Output directory, default is same directory as input                                                          [string] [default: ""]      --quality             Quality vs file size, 1 (lowest/smallest) to 100                            (highest/largest)             [number] [default: 50]      --effort              CPU effort vs file size, 0 (fastest/largest) to 9                            (slowest/smallest)             [number] [default: 4]      --lossless            Use lossless compression  [boolean] [default: false]      --chroma-subsampling  Set to '4:2:0' to use chroma subsampling                         [string] [choices: "4:2:0", "4:4:4"] [default: "4:4:4"]      --overwrite           Allow existing output files to be overwritten                                                      [boolean] [default: false]      --append-ext          Append .avif to the file name instead of replacing                            the current extension (foo.jpg => foo.jpg.avif)                                                      [boolean] [default: false]      --verbose             Write progress to stdout  [boolean] [default: false]  -h, --help                Show help                                  [boolean]      --version             Show version number                        [boolean]
复制代码


Examples:


npx avif --input="./imgs/*" --output="./output/" --verbose
复制代码


npx avif --input="images/*.*" --effort=0 --quality=30
复制代码


npx avif --input="**/*.{jpg,jpeg}" --output="/another/path" --overwrite
复制代码


其中 imgs/ 是输入文件夹,output/ 是输出文件夹。

在项目中使用 AVIF

一、可以使用<picture>在客户端上提供一个优雅降级的方案


<picture>    <source srcset="img/photo.avif" type="image/avif">   // 如果浏览器支持使用    <source srcset="img/photo.webp" type="image/webp">    <img src="img/photo.jpg" alt="Description of Photo"> // 浏览器不支持</picture>
复制代码


二、服务器后端兼容方案


因浏览器会把所支持的图片格式加“Accept”请求头上,从而在服务器后端用“Accept”请求头来判断终端浏览器是否支持avif。所以来说需要服务端按照上面逻辑来是确认支不支持,支持就响应avif图片,不支持就响应原格式图片。存在的问题是,CDN 厂商不一定支持。


三、web 中使用 JS 进行解析


体验项目AVIF,它依赖service worker的请求拦截特性,当页面发出 fetch 操作时,它可以将请求拦截住,然后给出自己的响应,这样就能在请求完AVIF格式的图片以后,在 service worker 当中调用解码器,将图片转码。同时,因为是运行在 service worker 线程当中,解码操作并不会阻塞 UI 线程。另外,由于AVIF是基于 AV1 视频编码的,Chrome 等浏览器在很早之前的版本就内置了 AV1 的解码器,但是直到最近才支持AVIF的解析。所以实际上在内置了原生解码器的浏览器版本里面,我们就不需要使用这个polyfill实现的 JS 版本解码器了,可以直接使用效率更高的原生解码器。


npm install avif.js
复制代码


// 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");
复制代码


<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)"></div></body>
复制代码

优点

  • 小,可选依赖项,压缩后小于 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

支持程度(引自官方)

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+

案例

目前 B 站客户端已经大量在使用AVIF格式的图片:



随着移动端设备性能的不断提升和网络带宽的增大,图像格式的选择也变得越来越重要。在这种情况下,AVIF格式作为一种新兴的图像压缩格式,具有更好的压缩率和图像质量,可以在保证图片清晰度的同时,减小图片的文件大小,提高网页的加载速度。例如 B 站 Web 端请求中,也约有一半的浏览器不支持AVIF格式,主要是 Edge 浏览器。为了兼容这部分用户,B 站也使用了上述第一种优雅降级方案。不过,目前在 React Native 项目中,AVIF 格式的图片还不受支持,这可能会对移动端应用的性能和用户体验产生一定的影响。因此,我们需要考虑在 RN 中对 AVIF 图片进行有效的支持。


为了实现这个目标,我们可以尝试以下一些方案:


  1. 等待RN更新:我们可以等待React Native官方对AVIF格式进行支持,这需要等待RN更新。但是,这可能需要一些时间,因为RN的更新周期较长。

  2. 使用现有的第三方库:我们可以使用现有的第三方库,例如 react-native-fast-image 等,这些库可能已经支持了AVIF格式的图片。

  3. 自己实现对AVIF格式的支持:我们也可以自己实现对AVIF格式的支持,我们团队下一阶段会进行相应的开发和测试。


总的来说,对于RN项目中的AVIF图片支持,我们需要考虑多种方案,并根据实际情况进行选择。同时,我们也会关注技术的发展和趋势,及时调整我们的技术方向和决策

思考

当然,在项目中引入AVIF之前,需要考虑以下几点:


在兼容性方面:


在引入AVIF之前,评估现有业务中所使用的图片格式,并确定哪些图片可以被AVIF替换。在评估中考虑的因素包括:图片类型、图片大小、使用场景、压缩质量和压缩率等。AVIF目前在移动端的支持程度够不够完善,确定需要支持的移动端版本型号,硬件等,以便在决定是否使用AVIF时考虑到兼容性的问题。在性能方面 ****引入AVIF后,需要进行性能和效果的评估以及监控和优化,以确保引入AVIF后能够满足业务需求。可以包括:页面加载速度图片渲染速度内存占用率CPU 占用率图像质量文件大小等。并根据监控结果进行优化。再确定哪些业务和格式使用AVIF的图片和支持的系统版本,可以逐步引入AVIF在工程化方面考虑对图片的在线解码还是离线解码,及项目的 webpack 等打包工具也需要做相应的打包支持和在项目中 CSS 引入图片的路径问题,相应的工程化工作也已经在构建中。另外我们团队将会进行相应的开发和测试,让 React Native 更好地支持 AVIF 格式的图片,这将为移动端应用的开发和优化带来更多的可能性和机会。我们将密切关注 AVIF 技术的发展和应用,及时更新我们的技术和方案,并分享给大家。同时,我们也欢迎大家积极参与讨论和贡献,共同推动移动端应用技术的发展和进步。请大家持续关注我们的微信公众号,了解更多关于移动端技术和应用的最新动态和实践经验。


总的来说,AVIF 是一种非常有前途的图像压缩格式,它可以提供更好的图像质量和更小的文件大小。AVIF 格式明显的压缩率优势,丰富的特性支持以及 AVIF 格式支持图片的质量优化,可以保证图片的质量同时节省更多的容量,开源,包括谷歌,苹果,微软在内的大公司都在工作组中,未来可期。随着越来越多的应用程序和平台开始支持 AVIF,它将成为未来图像压缩的主流格式之一。


参考


  • https://jakearchibald.com/2020/avif-has-landed/

  • https://www.ctrl.blog/entry/webp-avif-comparison.html

  • https://github.com/Kagami/avif.js

  • https://android-developers.googleblog.com/2021/02/android-12-dp1.html

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前端技术创新 体验优化 分享经验 共同进步 2018-11-25 加入

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