Конвертируйте любое изображение в AVS

AVIF (формат файла изображения AV1) — это современный формат файла изображения, который использует видеокодек AV1 для обеспечения превосходной эффективности сжатия по сравнению со старыми форматами, такими как JPEG, PNG и WebP. Разработанный Alliance for Open Media (AOMedia), AVIF нацелен на предоставление высококачественных изображений с меньшими размерами файлов, что делает его привлекательным выбором для веб-разработчиков и создателей контента, стремящихся оптимизировать свои веб-сайты и приложения.

В основе AVIF лежит видеокодек AV1, который был разработан как альтернатива без лицензионных отчислений для таких проприетарных кодеков, как H.264 и HEVC. AV1 использует передовые методы сжатия, такие как внутрикадровое и межфреймовое предсказание, кодирование преобразования и кодирование энтропии, для достижения значительной экономии битрейта при сохранении визуального качества. Используя возможности внутрикадрового кодирования AV1, AVIF может сжимать неподвижные изображения более эффективно, чем традиционные форматы.

Одной из ключевых особенностей AVIF является его поддержка как сжатия с потерями, так и без потерь. Сжатие с потерями позволяет достичь более высоких коэффициентов сжатия за счет некоторого снижения качества изображения, в то время как сжатие без потерь сохраняет исходные данные изображения без потери информации. Эта гибкость позволяет разработчикам выбирать подходящий режим сжатия в зависимости от их конкретных требований, балансируя размер файла и точность изображения.

AVIF также поддерживает широкий спектр цветовых пространств и битовых глубин, что делает его подходящим для различных типов изображений и вариантов использования. Он может обрабатывать как цветовые пространства RGB, так и YUV, с битовой глубиной от 8 до 12 бит на канал. Кроме того, AVIF поддерживает изображения с высоким динамическим диапазоном (HDR), что позволяет отображать более широкий диапазон значений яркости и более яркие цвета. Эта возможность особенно полезна для HDR-дисплеев и контента.

Еще одним значительным преимуществом AVIF является его способность кодировать изображения с альфа-каналом, обеспечивая прозрачность. Эта функция имеет решающее значение для графики и логотипов, которые требуют бесшовной интеграции с различными цветами или узорами фона. Поддержка альфа-канала AVIF более эффективна по сравнению с PNG, поскольку он может сжимать информацию о прозрачности вместе с данными изображения.

Чтобы создать изображение AVIF, исходные данные изображения сначала делятся на сетку кодирующих единиц, обычно размером 64x64 пикселя. Затем каждая кодирующая единица дополнительно делится на более мелкие блоки, которые обрабатываются независимо кодером AV1. Кодер применяет последовательность методов сжатия, таких как предсказание, кодирование преобразования, квантование и кодирование энтропии, чтобы уменьшить размер данных при сохранении качества изображения.

На этапе предсказания кодер использует внутрикадровое предсказание для оценки значений пикселей в блоке на основе окружающих пикселей. Этот процесс использует пространственную избыточность и помогает уменьшить объем данных, которые необходимо закодировать. Межкадровое предсказание, которое используется при сжатии видео, не применимо к неподвижным изображениям, таким как AVIF.

После предсказания остаточные данные (разница между предсказанными и фактическими значениями пикселей) подвергаются кодированию преобразования. Кодек AV1 использует набор функций дискретного косинусного преобразования (DCT) и асимметричного дискретного синусного преобразования (ADST) для преобразования данных пространственной области в частотную область. Этот шаг помогает сконцентрировать энергию остаточного сигнала в меньшем количестве коэффициентов, что делает его более подходящим для сжатия.

Затем к преобразованным коэффициентам применяется квантование для уменьшения точности данных. Отбрасывая менее значимую информацию, квантование позволяет достичь более высоких коэффициентов сжатия за счет некоторой потери качества изображения. Параметры квантования можно настроить для управления компромиссом между размером файла и точностью изображения.

Наконец, для дальнейшего сжатия квантованных коэффициентов используются методы кодирования энтропии, такие как арифметическое кодирование или кодирование переменной длины. Эти методы присваивают более короткие коды более часто встречающимся символам, что приводит к более компактному представлению данных изображения.

После завершения процесса кодирования сжатые данные изображения упаковываются в формат контейнера AVIF, который включает метаданные, такие как размеры изображения, цветовое пространство и битовая глубина. Полученный файл AVIF затем можно эффективно хранить или передавать, занимая меньше места для хранения или пропускной способности по сравнению с другими форматами изображений.

Для декодирования изображения AVIF выполняется обратный процесс. Декодер извлекает сжатые данные изображения из контейнера AVIF и применяет декодирование энтропии для восстановления квантованных коэффициентов. Затем выполняется обратное квантование и обратное кодирование преобразования для получения остаточных данных. Предсказанные значения пикселей, полученные из внутрикадрового предсказания, добавляются к остаточным данным для восстановления окончательного изображения.

Одной из проблем при внедрении AVIF является его относительно недавнее внедрение и ограниченная поддержка браузерами по сравнению с такими устоявшимися форматами, как JPEG и PNG. Однако по мере того, как все больше браузеров и инструментов обработки изображений начинают поддерживать AVIF изначально, ожидается, что его внедрение будет расти, что обусловлено растущим спросом на эффективное сжатие изображений.

Для решения проблем совместимости веб-сайты и приложения могут использовать резервные механизмы, предоставляя изображения AVIF совместимым клиентам и предоставляя альтернативные форматы, такие как JPEG или WebP, для старых браузеров. Этот подход гарантирует, что пользователи могут получить доступ к контенту независимо от поддержки AVIF в их браузере.

В заключение, AVIF — это перспективный формат файла изображения, который использует возможности видеокодека AV1 для обеспечения превосходной эффективности сжатия. Благодаря поддержке сжатия с потерями и без потерь, широкому спектру цветовых пространств и битовых глубин, изображений HDR и прозрачности альфа-канала AVIF предлагает универсальное решение для оптимизации изображений в Интернете. По мере того как поддержка браузеров продолжает расширяться и все больше инструментов используют AVIF, он имеет потенциал стать предпочтительным выбором для разработчиков и создателей контента, стремящихся уменьшить размер файлов изображений без ущерба для визуального качества.