AVIF — безлицензионный формат изображений будущего

Сжатие файлов является ключевой технологией для оцифровки, так как оно способно устойчиво разгрузить ресурсы сетевых инфраструктур. Новый формат изображений AVIF призван сделать трафик данных более эффективным и в перспективе заменить широко используемый формат JPEG. По сравнению с JPEG, AVIF более эффективно сжимает файлы и обеспечивает более высокое качество изображения. Крупнейшие мировые корпорации цифровой индустрии заинтересованы во внедрении нового формата изображений.

В 2015 году был основан консорциум ведущих игроков цифровой экономики, задачей которого стало улучшение сжатия файлов изображений. Alliance for Open Media (AOMedia), членами которого являются Amazon, Cisco, Facebook, Google (включая YouTube), Mozilla, Microsoft, Netflix, Intel, AMD, Tencent и Apple, фокусируется на трафике данных в Интернете. Поскольку изображения используют более половины средней пропускной способности веб-сайта, улучшенное сжатие изображений не только улучшает производительность отдельных веб-сайтов, но и оптимизирует общую производительность Интернета, поскольку файлы меньшего размера ускоряют трафик данных, снижают энергопотребление и используют меньше места для хранения.

Чтобы новая технология стала стандартом, она не должна требовать лицензионных отчислений и должна свободно использоваться как формат с открытым исходным кодом. В марте 2018 года компания AOMedia опубликовала спецификацию нового бесплатного видеокодека. С тех пор была официально запущена финальная первая версия AOMedia Video 1 (сокращенно AV1).

Результатом усилий промышленного консорциума стал не только открытый безлицензионный видеокодек для движущихся изображений, но и формат AV1 Image File Format (AVIF) для неподвижных изображений. AVIF объединяет эффективные алгоритмы сжатия видеокодека AV1 с технологией контейнеров формата HEIF (High Efficiency Image File), который уже некоторое время используется компанией Apple. Формат контейнера HEIF обеспечивает единую и стандартизированную основу для обмена, хранения (например, спецификации метаданных) и передачи содержимого изображений с кодировкой AV1.

В этом смысле между AVIF и HEIF существует некоторое дублирование. Эти форматы изображений используют различные методы сжатия для кодирования данных изображения. Вместо сжатия AV1 формат HEIF преимущественно использует видеоформат HEVC (High Efficiency Video Coding). Иногда используется стандарт сжатия видео H.264/MPEG-4 AVC.

AVIF сочетает в себе высокое качество сжатия и функциональное разнообразие, что призвано удовлетворить требования к современному формату изображения. Возможны сжатие без потерь и сжатие с потерями. В альфа-канале, как и в других форматах изображений и графики, хранится дополнительная информация о прозрачных областях изображения. Объекты, выделяемые данными о прозрачности, используются, например, в пользовательских интерфейсах, коллажах или логотипах компаний.

Кроме того, AVIF поддерживает расширенные цветовые пространства (Wide Color Gamut, WCG) и такие функции, как зернистость, недодискретизация цветов и HDR (High Dynamic Range). Технология HDR является основой для высококонтрастных изображений, обеспечивающих равномерную яркость и сильные цвета и контрасты. AVIF идеально подходит для HDR, поскольку он может выйти за рамки обычной 8-битной глубины цвета стандартных изображений динамического диапазона (SDR) (возможны 10-битная, 12-битная и более высокие глубины цвета). С помощью метаданных можно передавать не только информацию о HDR, но и информацию о цветовом охвате. Анимированные последовательности — аналогичные анимации GIF (Animated GIFs) — также возможны (поддержка многослойных изображений для элементов изображения и последовательностей изображений).

AVIF предлагает множество преимуществ. К основным из них относятся:

• Формат AVIF поддерживается крупными игроками цифровой экономики, что способствует его постоянному расширению.
• Форматы AV1 и AVIF являются кодеками с открытым исходным кодом. Использование технологии AOMedia не требует дополнительных затрат. Это выгодно не только крупным игрокам, но и всему сообществу разработчиков открытого кода.
• Тот факт, что AVIF является бесплатным, является основным преимуществом перед форматом HEIF, который в настоящее время все еще является предпочтительным форматом для Apple.
• Формат AVIF отвечает требованиям современного формата изображений, сочетая в себе высокое качество изображения (особенно для HDR-изображений с глубиной цвета больше 8 бит) и множество функций (подобно HEIF, формат превосходит в этом отношении формат JPEG).
• По сравнению с устоявшимся форматом JPEG, AVIF в настоящее время уменьшает размер изображения в среднем на 50 процентов (аналогично сравнительно эффективному формату HEIF). Кроме того, AVIF более эффективен, чем его конкурент WebP, который так и не смог себя зарекомендовать.
• Высокоэффективное сжатие AVIF сокращает время загрузки веб-сайтов, экономит пропускную способность сети и уменьшает потоки данных для поставщиков видео по запросу, облачных сервисов и веб-пространства.
• Многие преимущества AVIF выходят за рамки его использования в Интернете. Архивы изображений, фотографы, типографии и т.д. также могут извлечь выгоду из развития формата, получая изображения более высокого разрешения, которые разгружают доступные ресурсы.

По сравнению с популярным форматом JPEG, который существует с начала 1990-х годов, AVIF — относительно новый формат файлов для статических изображений. Новичку еще предстоит проявить себя в практических испытаниях. Поэтому трудно с уверенностью предсказать будущее этого формата изображений. Однако, благодаря его многочисленным преимуществам, шансы на общенациональное внедрение высоки.

Поскольку формат изображения и видеокодек все еще находятся в стадии разработки, вероятны дальнейшие оптимизации, например, в отношении качества воспроизведения и уменьшения размера файлов. Предположительно, требования к аппаратному обеспечению будут снижены за счет оптимизации кода. AVIF не менее требователен, чем HEIF, с точки зрения кодирования (передача или преобразование выходного файла в формат AVIF с помощью алгоритма) и декодирования (декодирование закодированной информации файла, например, для оперативной обработки изображения или вывода изображения на экран).

Провайдер видео по запросу Netflix является важным пионером в применении новой технологии. Специалист по потоковому вещанию в настоящее время тестирует формат AVIF, чтобы, например, преобразовать пользовательский интерфейс платформы из SDR в HDR (например, для улучшения предварительного просмотра). Планируется постепенное внедрение формата, при котором он будет использоваться для постоянно растущего числа контента и платформ.

Браузеры и операционные системы также привыкают к новой технологии. Opera (начиная с версии 71) и Google Chrome (начиная с версии 85) уже поддерживают формат нативно; Apple Safari пока не поддерживает его. В Mozilla Firefox (начиная с версии 77) необходима ручная настройка. После установки флага image.AVIF.enabled в about:config (в адресной строке браузера) на true, Firefox сможет отображать отдельные файлы AVIF. Microsoft Edge продолжает испытывать трудности с новым форматом изображений. Поскольку текущая версия (версия 86) использует движок Chromium от Google, поддержка AVIF в браузере для Windows 10 может быть лишь вопросом времени.

Пользователи Windows 10 уже могут работать с новым форматом изображений и конвертировать файлы AVIF в программе Paint. Соответствующее бесплатное расширение AV1 Video Extension доступно для установки из магазина Microsoft. В платное приложение Paint.NET уже интегрирован плагин для работы с файлами типа AVIF. Пользователи Windows могут открывать файлы AVIF и даже сохранять файлы изображений в этом формате (например, для веб-сайта). Бесплатная программа для обработки изображений GIMP поддерживает формат AVIF начиная с версии 2.10.22.

Уже сегодня вы можете интегрировать изображения AVIF на свой сайт. Временное решение, интегрирующее AVIF в веб-сайты в качестве альтернативы стандартному JPEG, требует лишь немного HTML-кода. Для этого используется HTML-тег <picture>. Он служит в качестве контейнера, который вмещает несколько источников изображений (<sources>) для одного изображения (<img>). Если браузер не поддерживает изображения в формате WebP или AVIF, нижний элемент изображения считывается как так называемый fallback-вариант. Затем можно указать JPEG-версию изображения, которая поддерживается всеми распространенными браузерами:

У AVIF есть все предпосылки для успешного становления и определения нового стандарта изображений, который заменит JPEG. После устранения оставшихся технических препятствий (например, медленных и ресурсоемких процессов кодирования) многофункциональный формат изображения и видеокодек AV1 обеспечивают высокое качество. Наконец, это также важный шаг к устойчивому развитию, поскольку AVIF экономит энергию, сетевые ресурсы и ресурсы хранения данных.