关于下一代图片格式AVIF，你想要知道的都在这里了

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什么是AVIF

AVIF是一种基于AV1视频编码的新图像格式，相对于JPEG，WEBP这类图片格式来说，它的压缩率更高，并且画面细节更好。而最关键的是，它是免费且开源的，没有任何授权费用。

The AV1 format is and will always be royalty-free with a permissive FOSS license.

同时，它是由开放媒体联盟推动的一个标准，这个联盟包括了谷歌，微软，苹果等巨头，可以说是未来可期。

截止到目前(2021/3)，Chrome 85版本和Firefox 86版本已经支持了AVIF。

虽然Safari没有明确说多久支持，但是考虑到苹果也在开放媒体联盟当中，应该不至于像WebP一样，拖了整整快10年才支持。（是的，Safari 14版本已经支持WebP了!）

除此之外，Android 12版本也将引入对AVIF的支持。

主观的视觉评估

Talk is cheap，接下来让我们先粗略看一下AVIF在实际场景中的表现。（因为并不支持上传AVIF，所以我用一个同等视觉效果的PNG作为了替代，该示例图取自Jake Archibald的博客）

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原图（2.53MB）

JPEG(20.7kb)

AVIF(18.2kb)

可以看到，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。

但是作为对比，AVIF的表现则较为良好（即使是在比JPEG还少了2.5kb的情况下）。

如果不放大图片的话，肉眼很难看出和原图有多少差异。如果放大看，才能发现阴影细节丢失较多，很多车身线条被直接平滑了，导致细节有所丢失。

但是考虑到原图的大小是2.53MB，而压缩图仅仅只有18.2kb，如果优秀的压缩率，那么这一切的牺牲都是可以接受的。

客观的评估指标

benchmark数据

但是肉眼观感毕竟较为主观，无法量化，我们还是需要一些客观的指标来进行对比。

对于一个图片格式来说，我们最关心的肯定是它的压缩率如何。

我在网上查了一下相关benchmark，发现有位叫Daniel Aleksandersen程序员在他的博客中对于JPEG和WebP以及AVIF三种格式的压缩率做了一个非常详尽的对比。

具体结果如下，基准点为JPEG。

总体来看，AVIF全面领先，甚至是某些边界条件下，也表现较好。而WebP反而在极少数情况下，效果连JPEG都不如。（不过作者并没有给出此类条件的具体例子，这里尚不知原因）

关于benchmark数据的详细说明

如果要做压缩率对比，肯定需要一个客观的标准。即这个压缩率必须是在将一张原图压缩到固定质量以后计算出的。

那么要怎么去确定固定质量是多少呢？靠肉眼肯定不行。

所以Daniel Aleksandersen的方法是采用了一个名为DSSIM的评估标准。

这个计算方式能够以近似人眼视觉的标准去评估两张图片的相似度，由此我们就能确定压缩后的图片和原图的差异有多大。我们可以合理的认为，差异越小则图片质量越高。

在这里，Daniel Aleksandersen给出一个锚定值DSSIM=0.0025，然后使用JPEG,WebP和Avif三种格式对图片进行压缩，直到得到的图片和原图DSSIM差异为0.0025。此时再对比压缩图片的大小，由此即可得出三种图片格式各自的压缩率。

最后他再使用了来自他博客的600张图片进行测试，最终的数据结果就变成了上面提到的图表。

如果想了解更多细节，可以直接访问下面的链接阅读原文

Comparing AVIF vs WebP file sizes at the same DSSIM

实际应用

在开篇的时候我们提到，目前Chrome 85版本和Firefox 86版本已经支持了AVIF格式，但是换句话来说，除了低于这两个版本的浏览器都不支持。这意味着要想使用AVIF格式，我们必须考虑在前端自行解码，做个polyfill。

优雅降级方案

当然，我们也可以采用如下的方案进行优雅降级，但是考虑到目前的兼容程度，该方案其实聊胜于无

<picture>    <source srcset="img/photo.avif" type="image/avif">    <source srcset="img/photo.webp" type="image/webp">        <img src="img/photo.jpg" alt="Description of Photo"></picture>

现有开源方案

我检索了一下GitHub，发现目前已经存在一个很有意思的方案了。

这个方案的特点是非常的轻量，生产版本只需要不到4kb。

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。

还有一个意外之喜，正如我们在开头提到的，AVIF是基于AV1视频编码的。但有趣的是Chrome等浏览器在很早之前的版本就内置了AV1的解码器，只是直到最近才支持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。

相关的支持程度请容我引用一下官方repo下的readme：

With native decoder:

• Chrome Desktop 70+
• Firefox 63+ (with media.av1.enabled activated)
• Firefox for Android 64+ (with media.av1.enabled and media.av1.use-dav1d activated)
• Edge 18+ (with AV1VideoExtension installed)
• Bromite 71+

With AV1 polyfill:

• Chrome 57+
• Firefox 53+
• Edge 17+
• Safari 11+

WebAssembly ?

其实JS语言并不擅长图形的解码，那么我们是否可以考虑引入WebAssembly，直接使用官方用C语言实现的高效解码器，进一步提升解码器的性能？

如果解码速度确实是瓶颈的话，这个思路肯定是不错的。

我检索了一下开源社区，发现其实也已经有相关的开发者在朝这个方向努力了，证明这个想法完全是可行的。

有兴趣的话可以点击对应的链接深入研究。

WebAssembly AVIF decoder/encoder

实际场景对比

可能有的读者会觉得我在开头给出例子实在是太少，而且并不是原生的AVIF图片，而是PNG模拟的近似效果，不是很满意。

Chrome开发团队的Jake Archibald在他的博客文章里面做了一系列详尽的对比，我非常推荐有兴趣的读者朋友阅读一下他的这篇文章，就能对AVIF在各类图片格式在维持相同大小的情况下，在视觉上的差异效果有一定的了解了。

如果时间有限的话，也可以看一下Jake Archibald编写的一系列Demo页面。在这里你可以自行选择对应的图片进行参考和对比。（如图所示）

F1 Photo

Flat illustration

Heavy SVG

Illustration with gradients

总结

AVIF的优势

更好的压缩率

在高压缩状态下，画面过渡更加平滑，使得观感更好。

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

AVIF的劣势

现阶段基本不需要考虑兼容性（基本没有兼容），必须在前端自行解码。

要想获得高压缩率的AVIF图片，编码耗时很长

和WebP一样不支持渐进式渲染（已经有issue了，官方跟进中，期待后续）

参考资料

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

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

https://github.com/kornelski/dssim

https://reachlightspeed.com/blog/using-the-new-high-performance-avif-image-format-on-the-web-today/

https://github.com/AOMediaCodec/libavif

https://github.com/saschazar21/webassembly/tree/master/packages/avif

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

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