这个图像格式未来可能会统治你的设备

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02-26 11:10

本文来自微信公众号「爱否科技」(ID:FViewXFG),作者恺伦,爱范儿经授权发布。

在刚刚发布的小米 10 上,使用了分辨率超高的一亿像素摄像头,而小米不管在发布会上还是在宣传页面上都提到了「HEIF」这种文件格式。

这个格式是干什么的?和传统的相片格式又有哪些优势呢?

视频和图片太大,得想办法变小点

当代生活,图片和视频已经成为了互联网的主流内容,而图片和视频相对于文字来说所占用的空间则是呈几何倍数增长。

举个例子来说,一个正常的 30FPS、8bit、1080P 视频,未经压缩处理的前提下,每秒画面所占用的空间是:

· 一个 10 分钟的短视频就要用掉 104GB 的空间,如果升级到 60 帧就是 208GB;

· 一部两个小时的电影就是 1.22TB,如果变成大家都喜欢的 4K 分辨率就是 4.88TB 的大小。

就这个大小别说视频网站要用多少钱去买存储,按照家用百兆宽带 12.5M/s 的下载速度,一秒钟视频要缓冲十几秒钟,毫无体验可言。

这个时候就需要视频压缩算法解决这个问题:在尽可能保证视频质量的前提下通过视频编码去除视频中的冗余信息(比如相邻帧画面上相同的内容)来缩小视频的体积。

以目前公认的效率最高的视频编码 H.264 为例,大约能让每秒钟视频变成 20MB 左右的大小,这样就能为节约大量的存储空间和传输带宽。

▲ 压缩后 15GB 的 1080P 电影

但是面对越来越高的视频分辨率和清晰度,H.264 算法也显得捉襟见肘,尤其是在面对 4K 以上的分辨率时 H.264 已经无法使用了。那么面对即将到来的 8K 时代,该用什么样的算法来解决压缩问题呢?

2013 年,国际电信联盟(ITU)提出了全新的 HEVC(High Efficiency Video Coding,高效率视频编码),也就是 H.265 视频编码,相较于 H.264 最大的优点就是拥有更高的压缩率,能够进一步压缩视频的体积。

算法在压缩视频时,会以固定的像素分割画面(例如 8*8、16*16 等等),并将这些小方块标记为最小编码单位。越大的方块编码速度越快,压缩体积越小,但是方块过大会导致画质下降。H.265 则可以即时动态调整方块大小,进而实现更加动态、智能的视频压缩效果。

根据测试显示,H.265 相较于 H.264 能够实现 30% 以上的视频体积缩减,并且还支持 8K 视频和最高 300 帧视频的压缩(H.264 最高支持 59.94 帧)。

至于为什么叫 H.265 这个名字,如果你看之前有关 WIFI6 的文章的话,就知道 WiFi 的全称应该是 IEEE 802.11,翻译一下就是「IEEE 协会推出的 802 标准中的第 11 条」。H.265 和这个有点类似:ITU-T 推出的通信标准化标准是从 A—Z 划分的,表述方式是「字母+.+数字」,例如串行标准的代码是 V.24、国际电话号码是 E.164,视频编码归属于「可视音频和多媒体系统」,也就是 H 这个分支字母。

而 HEIF(High Efficiency Image Format,高效率图片编码)则是使用 HEVC 编码的图片。

相较于传统的 JPEG 格式,HEIF 可以节省两倍以上的空间,并且没有最大像素限制,并且还能够记录照片的深度、透明度等信息。使用 HEIF 文件可以轻松实现动态景深调节、动态照片和多重曝光等操作,非常适合手机这个平台。

▲ 景深信息

使用 HEVC 编码的视频文件根据最后输出的不同文件后缀也不尽相同,例如 .mov;HEVC 编码的图片的扩展名通常是 .heic。

再帮大家捋一捋:HEIF 是图片格式,而 HEVC/H.265 是编码格式 (类似 H.264,VP8),HEIF 是图片容器(类似于视频的 mkv,mp4 后缀),用 HEVC 进行编码的 HEIF 图片就是后缀为 .heic 的图片。

我该怎么看这些文件?

一个新的编码视频最重要的是要「有人用」,目前 HEVC 算是一个比较先进的技术,但是已经有了比较广泛的支持。

苹果

苹果阵营是最先支持 HEVC 编码的厂商之一:

· A9 处理器以上的移动设备在更新到 iOS11 之后均可解码完整的 HEVC 格式;

· A10 处理器以上的移动设备在更新到 iOS11 之后可以拍摄 HEVC 媒体;

· Mac 平台更新 macOS High Sierra 以上系统后均支持 HEVC 媒体解码。

不过根据处理器性能的差异,有些设备无法使用完全版的 HEVC 编码,在录制或者解码时会有性能衰减。

在分享 HEVC 时设备可以设置「自动转换」,自动转换成兼容性更好的 Jpeg 或者 H.264 视频。

安卓

Android P 以上设备均支持 HEVC,但是不同的系统对 HEVC 的支持范围也不尽相同。

微软

Windows 支持播放 HEVC 编码,但是需要在微软商店内下载对应应用,而且还要收费!批评一下。

▲ 两个都要安装

Linux

通过一些设置 Linux 可以播放 HEVC 编码的文件,具体操作方式各位可以自行搜索学习。

支持不是问题,收费才是

但是相较于设备支持,HEVC 的收费才是限制其发展的最大绊脚石。

目前 HEVC 的专利在 43 家公司手中,主要分成了三个专利阵营:MPEG-LA(H.264 的授权方)、HEVC Adanvce 和 Velos Media。

目前来看,如果想要使用完整的 HEVC 编码,需要缴纳每年最高 6500 万美元的专利授权费,甚至会无封顶缴纳(不合规定的前提下),并且需要补齐从销售第一天的费用,而且还按照地区收费,发达国家的收费更高。

这极大地打击了设备制造商和内容制造商的使用热情,也阻碍了 H.265 的推广。

目前来看,H.264 依然是市场的主流,但是随着行业技术,尤其是智能手机行业技术的进步,以 H.265、VP9(谷歌的编码器)等更新的编码器会逐步进入我们的生活,提供更流畅、更清晰的视频服务。

题图来自:blog.frame.io

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