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在升級(jí) iOS 11 之后，iPhone 7 及更新的設(shè)備內(nèi)的照片存儲(chǔ)將不再用 JPEG 了，而采用了一種新的圖片格式 HEIF（發(fā)音同 heef），在 iOS 中對(duì)應(yīng)的文件后綴為 .heic ，其編碼用的是 HEVC（這個(gè)發(fā)不了音，哈哈哈）格式，又稱 H.265 （這個(gè)就很熟悉了 H.264 的下一代），同時(shí)視頻也用 HEVC 作為編碼器，對(duì)應(yīng)的文件后綴還是 .mov 。

這里要注意他們倆的關(guān)系， HEIF 是圖片格式，而 HEVC 是編碼格式(類似 H.264,VP8)，HEIF 是圖片容器（類似于視頻的 mkv，mp4 后綴），而用 HEVC 進(jìn)行編碼的 HEIF 圖片就是后綴為 .heic 的圖片，也是蘋果主要使用的格式。

這兩個(gè)都是很新的標(biāo)準(zhǔn)，分別在 2015 和 2013 年才被 ISO 批準(zhǔn)。這篇文章主要介紹一下 HEIF 格式和與其他圖片格式相比的優(yōu)劣。
發(fā)展史如下：

圖1

什么是 HEIF？

HEIF 全稱 High Efficiency Image Format (HEIF)。是由 Moving Picture Experts Group 制定的，存儲(chǔ)圖片和圖片序列的格式。
相關(guān)的介紹位置這邊可以看到 https://nokiatech.github.io/heif/ ，對(duì)的，你沒有看錯(cuò)，是 Nokia 的技術(shù)人員們制定的。相比 JPEG ，PNG 等傳統(tǒng)的圖片格式來說， HEIF 可算是相當(dāng)年輕了，但是這種格式相比 JPEG 等有很多的優(yōu)點(diǎn)。

• 壓縮比高，在相同的圖片質(zhì)量情況下，平比 JPEG 高兩倍。
• 能增加如圖片深度信息，透明通道等輔助圖片。(蘋果正是通過這個(gè)就能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的調(diào)整圖片的景深)。

圖2

• 支持存放多張圖片，類似相冊(cè)和集合。（實(shí)現(xiàn)多重曝光的效果）
• 支持多張圖片實(shí)現(xiàn) GIF 和 livePhoto 的動(dòng)畫效果。
• 無類似 JPEG 的最大像素限制。
• 支持透明像素。
• 分塊加載機(jī)制。
• 支持縮略圖。

在這個(gè) Nokia 網(wǎng)站上可以看到相關(guān)的例子。

文件組成

在視頻文件中，容器和編碼是獨(dú)立開的，比如 mp4,mkv 等格式是容器，而 H.264,VP8 等是編碼。但是圖像文件中，像 JPEG 就是混合在一起的（所以它不好用啊，哈哈哈哈），HEIF 就把容器和編碼分開了，有用來存放單個(gè)或者多個(gè)圖像的容器。

所以基于不同的編碼器，會(huì)有不同的文件后綴。

Apple 設(shè)備中默認(rèn)使用的都是 HEVC 的編碼的 HEIF 格式。

在 Apple 所編碼的 HEIF 的文件組成大致如下圖，其 mdat – Media Data 中存放的是 exif 信息，縮略圖（320*240），和 HEVC 編碼后的圖片：

圖3

HEIF 底層是默認(rèn) tiled，就是片狀的有 512×512 個(gè)，由一個(gè)個(gè)小的圖塊，組成一張大圖，這一特性有如下的優(yōu)點(diǎn)：

• 加速解碼
• 縮放加快(不用加載整張圖片)
• 裁剪加快

HeifTile 和 SystemTile (CATiledLayer 等系統(tǒng)所提供的分塊加載)是不一樣的，但是兩者結(jié)合會(huì)有很大的提升，所以在加載和處理特大圖片時(shí)，性能有大幅度的提升。

兼容性

每當(dāng)一個(gè)新的技術(shù)推進(jìn)至工業(yè)化，兼容性無疑是最重要的考量點(diǎn)。像 HEIF 這樣的圖片格式，并不像 JPEG / PNG 等已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和適配了，估計(jì)在 Apple 推出之前，大部分開發(fā)者和我一樣應(yīng)該都是不知道的。目前工業(yè)化的體系內(nèi)，對(duì) HEIF 幾乎是不兼容，Windows 上無法打開 HEIF 文件，10.13 前的 macOS 也無法打開。蘋果在推行這一技術(shù)的時(shí)候，在內(nèi)部也是做了很多兼容工作的。

對(duì)一般用戶

一般情況下，用戶是對(duì)這個(gè)格式無感知的，因?yàn)橹挥性谛驴钪С钟步獯a的 iOS 手機(jī)內(nèi)部是以 heif & hevc 格式來存儲(chǔ)照片和視頻的，而在用戶通過 Airdrop 或者數(shù)據(jù)線傳送到電腦上的時(shí)候，對(duì)不兼容的設(shè)備會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到 JPEG 的格式。所以也不會(huì)影響你使用微信，微博等軟件。
不過在蘋果內(nèi)部的 app 中，基本都已經(jīng)用上了這一技術(shù)，如照片，F(xiàn)aceTime 等應(yīng)用。意味著以后同等儲(chǔ)存空間能存放更多的照片和視頻，同時(shí) FaceTime 也能節(jié)省更多了流量，相同網(wǎng)絡(luò)情況下，F(xiàn)aceTime 也會(huì)更加清晰。
通過在 設(shè)置 -> 照片 選項(xiàng)中可以設(shè)置傳到 MAC 或者 PC 上時(shí)保持 HEIF 格式。

圖4

支持的設(shè)備

• HEIF 圖片：
  編碼：
• 硬件：A10 及以上芯片 iOS 設(shè)備。即只有 iPhone7 及以上是支持 HEIF 的(有雙攝像頭，才有深度信息)。

• 軟件：iOS11，運(yùn)行 macOS 系統(tǒng)的 Mac 設(shè)備。
  解碼：

• 硬件：A9 及以上芯片 iOS 設(shè)備（iPhone6s），配備 6 代及以上 Inter Core 處理（Skylake）。

• 軟件：iOS11 和 macOS 支持軟解碼，但是 iOS11 鎖版本代表最低只支持到 5s 。

• HECV 視頻：
  視頻分為 8 位 / 10 位 兩種模式。
  基本和圖片編解碼保持一致，唯一有區(qū)別的是 10 位硬解碼要求是 7 代 Intel 處理器。

總結(jié)一下，就是升到iOS 11之后，你的設(shè)備就能解析新格式的圖片和視頻，軟硬解碼的區(qū)別就是，硬解碼會(huì)更快并更省電。

對(duì)開發(fā)者

上層框架 PhotoKit

對(duì)用戶的幾乎無感知切換的前提，肯定是上層 API 沒有變化，調(diào)整的是最底層的 API，所以一般開發(fā)者使用上層的框架時(shí)，如 PhotoKIt 是不受影響的，不同格式的圖片都抽象為了同一個(gè)對(duì)象。而且對(duì)圖片增加濾鏡和視頻的調(diào)整修改，最后都會(huì)渲染為 JPEG 和 H.264。在這一級(jí)別的 API 是接觸不到圖片文件格式轉(zhuǎn)換所帶來的變化的。

下層框架 Image I/O

Image I/O 中可以直接讀寫 .heic 文件。
iOS 11 中 Image I/O 能夠直接讀取 heif 的文件，包括讀取 exif，xmp 等信息。

let inputURL = URL(fileURLWithPath:Bundle.main.resourcePath! + "/IMG_0513.HEIC")let source = CGImageSourceCreateWithURL(inputURL as CFURL, nil)let image = CGImageSourceCreateImageAtIndex(source!, 0, nil)let options = [kCGImageSourceCreateThumbnailFromImageIfAbsent as String: true, kCGImageSourceThumbnailMaxPixelSize as String: 320] as [String: Any]let thumb = CGImageSourceCreateThumbnailAtIndex(source!, 0, options as CFDictionary)guard let cImage = image else {print("not support heic")return;}

當(dāng)然也可以選擇把 CGImage 寫入到 HEIC 格式，雖然這樣可以節(jié)約更多的存儲(chǔ)空間，實(shí)際使用的時(shí)候還是要注意轉(zhuǎn)換操作。

let url = URL(fileURLWithPath: "/tmp/output.heic")guard let destination = CGImageDestinationCreateWithURL(url as CFURL,AVFileType.heic as CFString, 1, nil) else{fatalError("unable to create CGImageDestination")}CGImageDestinationAddImage(imageDestination, image, nil) CGImageDestinationFinalize(imageDestination)

Apple 提供的很多 API ，供開發(fā)者檢測(cè)設(shè)備是否支持新的格式。提供了兩種推薦的工作場(chǎng)景事例。

1. 社交網(wǎng)絡(luò)
   在社交軟件中，涉及到圖片分享之類的內(nèi)容，是無法確定接受者是否能支持新的格式的， Apple 的策略是建議都進(jìn)行轉(zhuǎn)換到 JPEG 的操作，比如發(fā)送郵件，或者通過 extension 分享的時(shí)候，傳入其他 app 中的時(shí)候，都已經(jīng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換了。

2. p2p 場(chǎng)景
   在該場(chǎng)景中，設(shè)備和設(shè)備間的直接連接，首先把接受者的支持格式告知發(fā)送者，然后發(fā)送者根據(jù)兼容的情況，選擇 HEIF 或者 JPEG。比如 AirDrop 。

同時(shí)諸如 SDWebImage 目前也正在做對(duì) heif 的兼容。

跨平臺(tái)

大部分的播放器已經(jīng)支持了 HEVC 即 H.265 的編碼器，但是針對(duì) HEIF 的圖片兼容性還是相對(duì)較差的。
目前有的是 Nokia 提供了一個(gè) C++ 的讀寫庫，通過該庫，支持把 HEIF 的圖片的解碼到 HEVC 的編碼數(shù)據(jù)。

• Android 兼容性：
  依賴 Nokia 的庫，目前只能通過 CPU 軟解。

據(jù)說 LG 正在研發(fā)支持硬解的手機(jī)。（raddit)

• 網(wǎng)頁兼容性：
  Nokia 提供 JS 庫。

• Windows 兼容性：

目前也沒有能直接打開 HEIF 文件的應(yīng)用

對(duì)比

常常拿來與 HEVC 來做對(duì)比的是 VP9。兩者的性能相近，但是 VP9 是開源的，而 HEVC 是需要專利費(fèi)的（ $2 每設(shè)備）。
目前暫時(shí)沒有通過 VP9 進(jìn)行編碼的圖片，所以這里主要對(duì)比的是 webp 就是通過 VP8 進(jìn)行編碼的圖片。
webp
WebP目前支持桌面上的Chrome和Opera瀏覽器，手機(jī)支持僅限于原生的Android瀏覽器、Android系統(tǒng)上的Chrome瀏覽器、Opera Mini瀏覽器。

• WebP 有損支持
  Google Chrome (desktop) 17+
  Google Chrome for Android version 25+
  Opera 11.10+
  Native web browser, Android 4.0+ (ICS)
• WebP 有損 / 無損 / 透明支持
  Google Chrome (desktop) 23+
  Google Chrome for Android version 25+
  Opera 12.10+
  Native web browser, Android 4.2+ (JB-MR1)
  Pale Moon 26+
• WebP 動(dòng)畫支持
  Google Chrome (desktop and Android) 32+
  Opera 19+

下面是幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的對(duì)比，可見 HEIF 功能是最強(qiáng)大的。

壓縮效率

下面的數(shù)據(jù)均是官方提出：
Webp 同等質(zhì)量下，比 JPEG 圖像小 25-34%。
JPEG 平均需要比 HEVC 多 139% 的比特率，意味著同等質(zhì)量下，JPEG 的大小是 HEVC 的 2.39 倍！
把兩個(gè)的參考標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一一下：
Webp 比 JPEG 小 25-34%
HEVC 比 JPEG 小 58%

實(shí)際測(cè)試:webp 以 80 的質(zhì)量進(jìn)行壓縮，hevc 以 crf 18 （視覺無損）壓縮，同時(shí)增加一個(gè) 320×240 的縮略圖。

進(jìn)行 HEIF 轉(zhuǎn)碼的流程是，將圖片通過 ffmpeg 編碼到 H.265，再通過 Nokia 的庫轉(zhuǎn)成 HEIC 文件(Heif)。

//生成主圖像編碼ffmpeg -i $1 -crf 18 -preset slower -pix_fmt yuv420p -f hevc bitstream.265 //生成縮略圖編碼ffmpeg -i $1 -vf scale=320:240 -crf 28 -preset slower -pix_fmt yuv420p -f hevc bitstream.thumb.265//調(diào)用 Nokia 的工具./writerapp config.json

實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù):

除了一組特大圖的表現(xiàn)不一樣外，其他幾組圖片相比， heif 確實(shí)比 webp 壓縮效率高 10-20%。

畢竟和 HEVC 對(duì)標(biāo)的技術(shù)應(yīng)該是 VP9，所以 heif 能夠領(lǐng)先也是情理之中。

解碼的消耗測(cè)試

主要測(cè)試設(shè)備是 iPhone 6s Plus 系統(tǒng) iOS 11，用的解碼方法 webp 為 Google 提供的庫，hevc 和 jpeg 用的是 CGImageSource 來解碼。
測(cè)試用圖片還是之前的五組圖片，同時(shí)對(duì) JPEG 進(jìn)行了一些壓縮，測(cè)試了 5 組平均值(去一個(gè)最高，去一個(gè)最低)，估計(jì)加載的時(shí)候存在緩存，所以第一次讀圖片數(shù)據(jù)的時(shí)候耗時(shí)較大。

第一組用第一張 7.7 mb 的 jpeg 壓縮后大小 1.1mb
jpeg 7.43 2.77 1.46 1.9 2.14 2.00 【占用率 6 %】
hevc 41.0 3.45 3.35 2.62 2.92 2.66 【占用率 6 %】
webp 216.6 216.8 217.5 261.9 195.2 【占用率 21 %】

第二組用第三張 1.8 mb 的 tff，轉(zhuǎn)換成 jpeg 之后大小為 815 KB。

hevc 58.4 3.1 2.8 1.13 2.65 2.82 2.02 【 2% 】
jpeg 65.3 2.67 2.76 2.73 2.69 2.87 1.34 【 2% 】
webp 130.2 110.9 117.5 114.8 120.9 112.8 124.84 【 12% 】

第三組用的最后一張 243KB PNG ，轉(zhuǎn)換成 JPEG 之后大小為 43 KB。
hevc 47 3.24 2.7 3.21 2.63 1.74 【 1 %】
jpeg 16 6.70 6.97 4.46 7.2 6.76 7.08 【 1% 】
webp 20.7 20.2 12.5 22.0 19.3 19.4 【 2 % 】

測(cè)試結(jié)果由于硬解碼的支持，jpeg 和 hevc 解碼速度和 CPU 占用率都比 webp 快和小很多，jpeg 和 hevc 不相伯仲，可見蘋果內(nèi)部對(duì)齊優(yōu)化也相當(dāng)?shù)轿?，才把它放?iOS 11 中。

總結(jié)

相比 JPEG 來比很強(qiáng)大，畢竟是下一代技術(shù)，但是兼容性可想而知，在“最大效率”和“最大兼容”兩者中間還是要根據(jù)使用場(chǎng)景進(jìn)行權(quán)衡，目前的優(yōu)勢(shì)也只有最新的 iPhone 能體驗(yàn)到，但不久的將來可能所有的手機(jī)都去支持照片深度，動(dòng)態(tài)照片，更廣的色域等。HEVC 也許和推行 H.264 一樣，逐漸成為了工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，但又可能和推行 acc 的處境一樣，只是成為了蘋果的標(biāo)準(zhǔn)而已，終究還是要看市場(chǎng)的反應(yīng)了.