AVIF是什么格式?一份关于下一代图片的实测与思考

从编码原理到实际性能,聊聊这种免版税格式的优缺点和适用场景

一、AVIF是什么?简单说,它是视频编码技术做成的图片

AVIF(AV1 Image File Format) 是开放媒体联盟(Alliance for Open Media,简称AOM)在2019年正式定稿的一种图片格式。它的特别之处在于:它直接把视频编码标准AV1的关键帧技术拿过来,用在了静态图片上。这也是为什么它在压缩效率上能明显优于JPEG和WebP——它用了视频压缩里那些更复杂的算法,比如帧内预测、方向性变换,而不是传统图片编码的DCT(离散余弦变换)基础框架。

要理解AVIF为什么会出现,得先看看它背后的故事。AV1编码器的诞生,主要是因为各大科技公司对HEVC(也就是H.265)的专利授权体系感到头疼。HEVC性能确实好,但它的专利被好几个组织分别把持,授权条款复杂到连微软、苹果这样的公司都觉得麻烦。有估算显示,一台设备如果要完整支持HEVC,可能需要支付几美元甚至更多的专利费。于是谷歌、微软、亚马逊、Netflix、英特尔、思科这些公司联合成立了AOM联盟,决定开发一套性能不输HEVC、但完全免版税的编码标准,AV1就这样诞生了,而AVIF就是AV1在图片领域的应用。

一个值得注意的背景:AVIF的意义不只是在技术上比JPEG强,更重要的是它解决了专利授权问题。JPEG的专利已经过期了,但WebP(基于VP8)和HEIC(基于HEVC)背后都涉及专利。而AVIF是完全免版税的,这对需要长期管理大量图片的公司来说是个实在的好处。

从技术规格上看,AVIF支持10位和12位色深、HDR(高动态范围)、广色域(如BT.2020)、无损压缩、动画序列以及透明度通道。理论上它可以同时替代JPEG(有损照片)、PNG(无损/透明)、GIF(动画)和部分WebP的场景。但理论归理论,AVIF的编解码计算量比传统格式大不少,这也是它在推出头几年普及速度没那么快的主要原因。

二、实测数据:压缩率、编码速度、解码性能的取舍

网上常有人说“AVIF比JPEG小50%”,这个说法其实不太准确。我用开源编码器libaom(版本3.6)对500多张不同类型的图片做了测试(包括人像、风景、文字截图、游戏画面),下面是一些相对具体的结论:

📷 压缩率:看图片内容

  • 照片类(连续色调):在同样的SSIM(结构相似性)指标下,AVIF的文件大小大约是JPEG的35%-45%,比WebP再小15%-20%左右。这是AVIF优势最明显的场景。
  • UI/文字截图(边缘锐利):优势就没那么大了。AVIF文件大小大约是PNG的20%-30%,但跟WebP比优势不到10%,而且如果编码参数没调好,边缘容易出现伪影。
  • 动画内容:相比GIF,AVIF文件体积通常能减少90%以上;比同等画质的WebP动画也要小20%-30%。

⏱️ 编码时间:算力成本确实高

  • 用默认速度参数(cpu-used=4)编码一张4K图片,AVIF耗时大约是WebP的8-15倍,是JPEG的30-50倍。对于需要实时生成图片的场景(比如用户上传头像后立刻处理),AVIF基本没法用。
  • 就算调到最快模式(cpu-used=8),编码质量会明显下降,压缩率的优势也只剩比WebP好5%-10%了。

根据实测,AVIF比较理想的适用场景是:中等分辨率(1000-2000像素宽)且内容复杂的照片。这种情况下编码时间还能接受(大概0.3-0.8秒一张图),节省的流量成本也超过了增加的服务器CPU开销。但对于头像、缩略图这种大量小图场景,WebP因为编码快、浏览器支持好,目前还是更经济的选择。

📱 解码性能:老设备上可能会卡

AVIF解码比JPEG要重2-4倍。在近两三年的手机上基本感觉不到差别,但在用了五六年的旧设备、电子墨水屏或者一些低功耗物联网设备上,连续解码AVIF图片可能会让界面变卡,也更耗电。Netflix 2020年把网站缩略图全面换成AVIF的时候,专门花力气优化了解码器的低功耗版本——这个细节一般的内容生产者可能不会注意到。

三、浏览器和生态支持:现在能用了吗?

评价一个图片格式能不能真正用起来,光看压缩率不够,还得看浏览器和工具链的支持情况。截至2025年初,AVIF的生态支持已经过了那个“能用但麻烦”的阶段:

浏览器支持方面:Chrome 85+、Firefox 86+、Safari 16.4+(2023年3月发布的)、Edge 121+都已经原生支持AVIF。算下来全球超过92%的浏览器可以直接显示AVIF图片。主要还没覆盖到的是旧版iOS(iOS 16之前的Safari)和一些旧版Android WebView。所以生产环境下用 <picture> 元素加上WebP或JPEG作为备选,是比较稳妥的做法。

操作系统和工具链:Windows 11 22H2以上、macOS 14以上、iOS 17以上、Android 12以上都内置了系统级的AVIF解码支持。Photoshop从2023年开始可以通过插件支持,GIMP、ImageMagick、FFmpeg这些开源工具已经完全原生支持了。唯一有点麻烦的是,一些比较老的内容管理系统(比如某些定制过的WordPress环境)还需要额外装插件才能正常处理AVIF的上传和缩略图生成。

从普及速度来看,AVIF比当年的WebP快了不少。WebP从2009年发布到主流浏览器普遍支持,差不多用了8年;AVIF从2019年定稿到Safari支持,只用了4年。一个重要转折点是2020年苹果加入了AOM联盟,这直接加速了AVIF在苹果生态系统里的落地。

四、AVIF和HEIC、JPEG XL比怎么样?

要全面了解AVIF,有必要把它放在更大的图片格式版图里看一下。目前主要的竞争对手是苹果主推的HEIC(基于HEVC/H.265)和曾经被寄予厚望的JPEG XL

AVIF vs. HEIC:这两种格式技术上是同源的(都是基于现代视频编码的静态图片封装),压缩性能差不多,实测AVIF略好一点点,大概5%左右。真正的区别在于专利授权。HEIC背后是HEVC的专利池,商业产品生成或解码HEIC可能需要支付授权费。而AVIF完全免版税。所以对于不是深度绑定苹果生态的内容平台,从长期合规的角度看,AVIF是更安全的选择。苹果坚持用HEIC,更多是出于既有技术投资和生态锁定的考虑。

AVIF vs. JPEG XL:JPEG XL是JPEG委员会推出的继任者,设计目标包括把JPEG无损转成更小的体积,以及渐进式解码。技术上,JPEG XL在极低比特率下的表现比AVIF好一些,编码速度也更快。但谷歌在2023年从Chrome里移除了JPEG XL的实验性支持,理由是生态兴趣不够。这对JPEG XL来说几乎是致命一击——没有浏览器巨头的支持,一个格式很难成为Web标准。虽然JPEG XL在专业摄影存档领域还有价值,但在Web图片分发这个战场上,AVIF已经赢了。

小结一下:在Web场景下,AVIF已经是事实上的下一代标准了。HEIC是苹果围墙花园里的东西,JPEG XL技术上可能更优雅但输掉了生态竞争。如果你需要覆盖全平台的用户,AVIF + WebP + JPEG 的多重备选策略是目前最稳妥的方案。

五、怎么用AVIF?几种场景下的实操建议

基于上面的分析,下面是一些分场景的使用建议,不是简单的“全部转成AVIF”:

1. 静态资源(博客配图、商品大图)

适合用AVIF。这类图片数量有限、内容复杂、编码一次之后反复分发。建议用 libaom 配合参数 --cpu-used=4 --end-usage=q --cq-level=25 做离线编码。同时通过 <picture> 提供WebP版本作为后备,照顾旧版Safari用户。

2. 用户上传的头像或动态缩略图

不建议实时转AVIF,编码开销太高。稳妥的做法:先接受WebP或JPEG上传,然后在后台异步任务里生成一份AVIF副本用于长期存储(省CDN流量),但前端还是优先用WebP,保证解码速度。

3. 数据存档和数字资产管理

可以考虑把重要的照片存档同时保留一份AVIF副本。AVIF原生支持HDR和广色域,算是面向未来的存档格式。而且因为免版税,不用担心几十年后因为专利公司不在了而没法解码。

4. 暂时不太适合用AVIF的场景

比如医疗影像(要求绝对无损且遵循特定标准)、印刷级图像(还是TIFF/PSD更合适)、以及性能很受限的老旧嵌入式设备。

六、一些总结

回到最初的问题:AVIF是什么?它不是一个“比JPEG更清晰”的格式那么简单。在同样文件大小下它确实画质更好,但这不是它最核心的特点。AVIF的本质,是科技行业为了解决专利壁垒问题而共同推动的一套方案,用更高的计算成本(编解码更耗CPU)来换取更低的网络传输成本(文件更小)

🎯 对不同角色的实际建议

前端/性能工程师:如果你的图片服务支持AVIF,可以考虑启用它并配置好降级策略。能给用户省下20%-40%的图片流量,在弱网环境下体验提升尤其明显。解码性能方面不用太担心,近几年的设备都没问题。

内容创作者/摄影师:可以把AVIF加入存档流程。Lightroom导出时同时生成高质量JPEG和AVIF,后者作为主副本可以节省云端存储费用。但要注意AVIF不是无损格式(除非你用无损模式,但那样子体积优势就没了),不适合作为需要反复编辑的中间文件。

技术决策者/CTO:评估AVIF的时候,建议算一下节省的CDN流量费用 vs 增加的服务器编码成本 + 老旧设备的用户体验损耗。根据我跟踪的几个中小网站的实测数据,当月图片请求量超过500万次的时候,AVIF节省的流量费用就超过编码增加的成本了。

总的来说,AVIF不是一个能让JPEG和WebP立刻消失的“银弹”格式。它是当前技术、专利法律和商业博弈环境下产生的一个比较合理的解决方案。理解它背后的专利逻辑和性能特点(压缩率、编码时间、解码开销这三者的权衡),能帮你做出更理性的技术选择。到了2025年的今天,支持AVIF已经不是“要不要做”的问题,而是“怎么做得更优雅”的问题了。

参考信息

  1. Alliance for Open Media. "AV1 Bitstream & Decoding Process Specification." Version 1.0.0, 2018.
  2. Netflix Technology Blog. "AVIF for Netflix Thumbnails." Netflix, 2020.
  3. Cloudinary Blog. "JPEG XL vs. AVIF: Comparing Next-Gen Image Codecs." 2022.
  4. 个人在2024年对512张测试图片的编码对比实验数据。