使用开源软件和库对AVIF图片进行编码和解码

在保证图片质量的情况下，AVIF文件的格式，比起其它格式的文件来说，它能实现文件占内存小的优势，这算得上是Android 12的一个新特性。最近，杰克·阿奇博尔德（Jake Archibald）将AVIF格式与JPEG、WebP和其他静态图片格式进行了比较，并进行了一个测评，发现其结果十分令人惊喜。

对比发现，除了在Android 12上可以输出该格式的文档，它在Chrome浏览器上也可以输出。而Firefox 86也默认启用了该功能，本文我将介绍一些可以操纵AVIF图片的开源程序和库。

首先，针对libavif库、avifenc和avifdec工具，还有各种编解码器，AOMedia发布了一款C语言的参考实现。显然rav1e被用在了编码AVIF图片，不过dav1d才是AVIF解码的最佳选择。

libavif不会自动生成编解码器，这需在CMakeLists.txt中才能得以启用。

在CMakeLists.txt中，去定义所选编解码器的路径。

rav1e AVIF编码库和cavif-rs工具

在Ubuntu 20.04中构建rav1e：

这项测评是在AMD Ryzen笔记本电脑上进行的，但rav1e同时针对Arm和x86进行了优化：

• asm–默认情况下启用。启用后，将为支持该程序的平台构建程序集
  • x86_64：需要 nasm
  • aarch64
    • 需要 gas
    • 备选：通过设置CC=clang使用汇编程序clang

注意：在x86_64上始终启用SSE2，在aarch64上始终启用neon，你可以将环境变量RAV1E_CPU_TARGET设置为rust，以在运行时禁用所有程序集优化例程。

rav1e基于rust，但也有一个C库，包含头文件和pkg-config文件，可供想要将rav1e集成到其C项目中的开发者使用。生成方法如下：

rav1e可对源视频进行编码，但afaik没有过对AVIF图片文件进行编码的例子，因此此次测评用libavif或cavif-rs从PNG或JPG文件生成AVIF文件。

下面展示如何在Ubuntu 20.04中构建cavif-rs：

请注意： rav1e将在此过程中进行编译，故无需事先构建rav1e。然后，运行该程序进行测试：

在AMD Ryzen 7 2700U处理器上将PNG文件转换为AVIF文件花了将近五秒钟，但文件现在确实小多了：

综合所有的格式处理器而言，如果需要无损PNG格式，AVIF文件可能不是最佳的选择。但如果在Chrome中打开文件，基本没有差异：

点击PNG和AVIF，可打开查看文件源。

dav1d AVIF解码库和davif工具

一般的嵌入式系统，大多数会用AVIF来解码/渲染。为此，构建了一个dav1d C库参与到这个测评中来进行测试：

就像rav1e一样，dav1d已针对Arm和x86目标进行了优化。

在工作时，编解码器针对带有NEON SIMD指令的64位Arm处理器和带有AVX2和SSSE3 + SIMD指令的x86芯片的汇编代码进行了优化。

对于ARMv7(32位arm)和较少常见的PPC、SSE2或AVX-512的工作仍在进行中。

该代码也可集成到程序中，但如果想要得到可以用dav1d将解码/转换的AVIF文件的一个示例代码，则可以用davif工具将一个AVIF文件转换为PNG。

在Ubuntu 20.04构建：

从AVIF到PNG的转换要比其他方法快得多，更准确地说，要快10倍以上。

由于所有内容都是用C和汇编程序编写的，因此可能更容易移植到资源受限的嵌入式系统。

需要指出的是，AVIF并不是唯一的新图片格式，因为JPEG XL最近也在开发了。但如果要集成到Web浏览器中，我估计还需要更长的时间。关于JPEG XL的参考实现，你们可以在Gitlab上找到。

至于AVIF和JPEG XL之间的区别，在encode.su论坛上和Cloudinary博客上有相关的讨论。讨论中也有提及到AVIF能够提供更好的压缩，但JPEG XL解码器（尤其是编码器）应该会更快，并且能支持更大的分辨率，而AVIF限制为3840×2160，这似乎就有点奇怪。JPEG XL没有版税，而且保持与JPEG兼容。

Jacob Li 李顺

文章翻译者：Jacob，嵌入式系统测试工程师、RAK高级工程师，物联网行业多年工作经验，熟悉嵌入式开发、测试各个环节，对不同产品有自己专业的分析与评估。