Format pliku obrazu o wysokiej wydajności — High Efficiency Image File Format

„HEIF” przekierowuje tutaj. Informacje na temat Funduszu Innowacji w Szkolnictwie Wyższym można znaleźć w sekcji Research England .
„heic” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań zobacz HEIC (ujednoznacznienie) .
Format pliku obrazu o wysokiej wydajności (HEIF)
Porównanie JPEG, JPEG 2000, JPEG XR i HEIF.png
Porównanie plików JPEG, JPEG 2000, JPEG XR i HEIF o podobnych rozmiarach
Rozszerzenie nazwy pliku
.heif, .heif; .heic, .heics; .avci, .avcs; .avif, .avifs
Rodzaj mediów internetowych image/heif, image/heif-sequence; image/heic, image/heic-sequence; image/avif,image/avif-sequence
Jednolity identyfikator typu (UTI) public.heif, public.heic
Opracowany przez Grupa Ekspertów ds. Filmów (MPEG)
Rodzaj formatu Format kontenera obrazów
Standard ISO/IEC 23008-12 (MPEG-H)
Strona internetowa mpeg .chiariglione .org /standardy /mpeg-h /format-pliku-obrazu

High Efficiency Image File Format ( HEIF ) to format kontenera do przechowywania pojedynczych obrazów i sekwencji obrazów. Norma obejmuje pliki multimedialne, które mogą również zawierać inne strumienie multimedialne, takie jak czasowy tekst, audio i wideo.

HEIF może przechowywać obrazy zakodowane w wielu formatach kodowania. Obraz HEIF używający HEVC wymaga mniej miejsca niż odpowiednik jakości JPEG . „Może przechowywać dwa razy więcej zdjęć w formacie HEIC niż w JPEG”. AVIF odnosi się do obrazów HEIF wykorzystujących kodowanie AV1 . Ma „rozmiar pliku 10 razy mniejszy niż JPEG przy tej samej jakości obrazu”. HEIF może również przechowywać animację z większą ilością informacji niż animowany GIF lub APNG w mniejszym rozmiarze.

HEIF oferuje więcej funkcji niż JPEG. Na przykład przechowuje podwójną głębię kolorów przy 16-bitach w porównaniu do JPEG przy tylko 8-bitach. Może być również używany do przechowywania zarówno obrazów SDR, jak i HDR .

Pliki HEIF są szczególnym przypadkiem ISO Base Media File Format ( ISOBMFF , ISO/IEC 14496-12), po raz pierwszy zdefiniowanego w 2001 roku jako wspólna część MP4 i JPEG 2000 . Wprowadzony w 2015 roku, został opracowany przez Moving Picture Experts Group (MPEG) i jest zdefiniowany jako Część 12 w pakiecie multimedialnym MPEG-H (ISO/IEC 23008-12).

HEIF został przyjęty przez Apple w 2017 roku wraz z wprowadzeniem iOS 11, a wsparcie na innych platformach rośnie.

Historia

Wymagania i główne przypadki użycia HEIF zostały określone w 2013 roku. Techniczny rozwój specyfikacji trwał około półtora roku i został sfinalizowany w połowie 2015 roku.

Apple był pierwszym dużym nabywcą tego formatu w 2017 roku wraz z wprowadzeniem iOS 11 przy użyciu wariantu HEIC.

W niektórych systemach obrazy przechowywane w formacie HEIC są automatycznie konwertowane do starszego formatu JPEG, gdy są wysyłane poza system.

Cechy

Pliki HEIF mogą przechowywać następujące typy danych:

Elementy obrazu
Przechowywanie pojedynczych obrazów, właściwości obrazów i miniatur.
Pochodne obrazu
Wyprowadzone obrazy umożliwiają nieniszczącą edycję obrazu i są tworzone w locie przez oprogramowanie renderujące przy użyciu instrukcji edycji przechowywanych oddzielnie w pliku HEIF. Te instrukcje (prostokątne przycinanie, obracanie o jeden, dwa lub trzy ćwierćobroty, czasowe nakładki graficzne itp.) oraz obrazy są przechowywane oddzielnie w pliku HEIF i opisują konkretne przekształcenia, które należy zastosować do obrazów wejściowych. Narzut na przechowywanie obrazów pochodnych jest niewielki.
Sekwencje obrazów
Przechowywanie wielu powiązanych z czasem i/lub przewidywanych czasowo obrazów (takich jak zdjęcia seryjne lub animacja kinematograficzna ), ich właściwości i miniatury. Aby wykorzystać czasowe i przestrzenne podobieństwa między obrazami, można zastosować różne opcje przewidywania. W związku z tym rozmiary plików można drastycznie zmniejszyć, gdy wiele obrazów jest przechowywanych w tym samym pliku HEIF.
Pomocnicze elementy obrazu
Przechowywanie danych obrazu, takich jak płaszczyzna alfa lub mapa głębi , które uzupełnia inny element obrazu. Dane te nie są wyświetlane jako takie, ale wykorzystywane w różnych formach w celu uzupełnienia innego elementu obrazu.
Metadane obrazu
Przechowywanie EXIF , XMP i podobnych metadanych, które towarzyszą obrazom przechowywanym w pliku HEIF.

Warianty

Ponieważ HEIF jest formatem kontenera, może zawierać nieruchome obrazy i sekwencje obrazów zakodowane w różnych formatach. Główne rozszerzenia nazw plików to .heif dla nieruchomych obrazów i .heifs dla sekwencji, które mogą być używane z dowolnym kodekiem. Ogólne pliki obrazów HEIF są zwykle przechowywane z rozszerzeniem nazwy pliku .heif , ale mogą używać innego rozszerzenia, aby wskazać używany kodek.

MIAF

Multi-Image Application Format (MIAF) jest ograniczonym podzbiorem HEIF określonym jako część MPEG-A . Definiuje zestaw dodatkowych ograniczeń w celu uproszczenia opcji formatu, określonych formatów płaszczyzny alfa, profili i poziomów, a także formatów i marek metadanych oraz zasad rozszerzania formatu.

HEIC: HEVC w HEIF

High Efficiency Video Coding (HEVC, ITU-T H.265) to format kodowania danych graficznych, po raz pierwszy ustandaryzowany w 2013 r. Jest to głównie używany i domyślny domyślny kodek dla HEIF, jak określono w normatywnym załączniku B do normy ISO/IEC 23008 -12 Format pliku obrazu HEVC .

Chociaż nie został formalnie wprowadzony do standardu, akronim HEIC (High-Efficiency Image Container) jest używany jako marka oraz w podtypach MIME image/heici image/heic-sequence. Jeśli treść jest zgodna z niektórymi profilami HEVC , można użyć bardziej konkretnych marek: HEIX dla głównego 10 profilu HEVC, HEIM dla (Multiview) głównego profilu i HEIS dla (skalowalnego) głównego (10) profilu L-HEVC.

Zdjęcie HEIC zajmuje około połowy przestrzeni równoważnej jakości pliku JPEG. Wstępna specyfikacja HEIF zdefiniowała już sposoby przechowywania zakodowanych w HEVC obrazów intra ( i-ramek ) i sekwencji obrazów zakodowanych w HEVC, w których interpredykcja jest stosowana w ograniczony sposób.

Odtwarzacze obrazów HEVC muszą obsługiwać prostokątne kadrowanie i obracanie o jeden, dwa i trzy ćwierć obrotu. Podstawowym przypadkiem użycia obowiązkowej obsługi obrotu o 90 stopni są obrazy, w których orientacja aparatu jest nieprawidłowo wykrywana lub wywnioskowana. Wymóg obrotu umożliwia ręczną regulację orientacji nieruchomego obrazu lub sekwencji obrazów bez konieczności ponownego kodowania. Kadrowanie umożliwia ponowne kadrowanie obrazu bez ponownego kodowania. Format pliku HEVC obejmuje również opcję przechowywania wstępnie wyprowadzonych obrazów.

Próbki w ścieżkach sekwencji obrazów muszą być albo obrazami zakodowanymi wewnętrznie, albo obrazami przewidywanymi między obrazami, z odniesieniem tylko do obrazów zakodowanych wewnętrznie. Te ograniczenia przewidywania międzyobrazowego zmniejszają opóźnienie dekodowania przy dostępie do dowolnego określonego obrazu na ścieżce sekwencji obrazów HEVC.

W .heic i .heics Rozszerzenia nazw plików są zwyczajowo używane HEVC kodowanych plików HEIF. Na przykład produkty Apple będą tworzyć tylko pliki z tymi rozszerzeniami, które wyraźnie wskazują, że dane przeszły przez kodowanie HEVC.

AVCI: AVC w HEIF

Zaawansowane kodowanie wideo (AVC, ITU-T H.264) to starszy format kodowania wideo i obrazów, po raz pierwszy ustandaryzowany w 2003 r. Jest również określony jako kodek, który ma być obsługiwany w HEIF w normatywnym załączniku 5 do ISO/IEC 23008- 12. Zarejestrowane typy MIME dotyczą image/avcinieruchomych obrazów i image/avcssekwencji. Format ten jest po prostu znany jako AVCI.

Produkty Apple obsługują odtwarzanie plików nieruchomych obrazów .avci i plików sekwencji obrazów .avcs zakodowanych w formacie AVC , ale generują tylko pliki .heic .

AVIF: AV1 w HEIF

Główny artykuł: AVIF

AV1 to format kodowania wideo, który ma być wolny od opłat licencyjnych, opracowany przez Alliance for Open Media (AOMedia). AV1 Image File Format (AVIF) to format obrazu oparty na tym kodeku.

Zarejestrowane typy MIME są image/avifprzeznaczone dla nieruchomych obrazów, które zwykle mają rozszerzenie nazwy pliku .avif oraz image/avif-sequencedla sekwencji, które używają rozszerzenia nazwy pliku .avifs . Może to być mylone z klasycznym formatem multimedialnym AVI Windows, który zazwyczaj używa .avi .

JPEG i HEIF

JPEG jest najczęściej używanym i najlepiej obsługiwanym formatem stratnych obrazów, wydanym po raz pierwszy w 1992 roku przez ITU-T i ISO/IEC . Chociaż załącznik H do normy ISO/IEC 23008-12 określa JPEG (i pośrednio Motion JPEG ) jako możliwy format danych obrazu HEIF, jest on używany tylko do miniatur i innych obrazów wtórnych. Dlatego nie jest dostępny ani dedykowany podtyp MIME, ani specjalne rozszerzenie pliku.

JPEG 2000 używa również ISOBMFF, ale w sposób niezgodny z HEIF, ale część 16 standardu ISO/IEC 15444 opisuje sposób enkapsulacji obrazów JPEG2K w kontenerach HEIF zgodnie z ISO/IEC 23008-12.

JPEG XR używa formatu kontenera opartego na TIFF . Obecnie nie jest formalnie określony jako kodek obrazu do użytku w ramach HEIF.

JPEG XS wykorzystuje również ISOBMFF i standaryzuje obsługę kontenerów HEIF w ISO/IEC 21122-3.

W 2017 roku Apple ogłosił, że przyjmie HEIC jako domyślny format obrazu w swoich nowych systemach operacyjnych, stopniowo zastępując JPEG.

Zarówno AVIF, jak i HEIC są obecnie rozważane jako możliwe zamienniki uniwersalnego formatu JPEG, ponieważ, oprócz innych wkładów technicznych, oba mogą zmniejszyć rozmiar pliku o około 50%, zachowując równoważną jakość.

Wsparcie

Zobacz też: AV1 § obsługa AVIF
  • Nokia dostarcza dekoder Java HEIF o otwartym kodzie źródłowym .
  • Biblioteka open source „libheif” obsługuje odczytywanie i zapisywanie plików HEIF, od wersji 1.8.0 obsługiwane jest zarówno czytanie, jak i zapisywanie HEIC i AVIF.
  • Darmowy kodek obrazu o nazwie CopyTrans HEIC, dostępny dla systemu Windows w wersjach od 7 do 10, obsługuje otwieranie plików HEIF w przeglądarce zdjęć systemu Windows bez zainstalowanego kodeka Microsoft. (Kodek Microsoft HEIC jest dostępny tylko dla systemu Windows 10 w wersji 1803 i nowszych w aplikacji Zdjęcia UWP ).

System operacyjny

  • Windows 10 w wersji 1803 i nowszej (HEIC), w wersji 1903 i nowszej (AVIF): Rozszerzenie obrazu HEIF jest potrzebne do odczytywania i zapisywania plików w formacie HEIF. Rozszerzenia wideo HEVC są potrzebne do odtwarzania i tworzenia treści wideo zakodowanych w formacie HEVC. Za korzystanie z kodeka HEVC pobierana jest niewielka kwota, podczas gdy obsługa ogólnego formatu HEIF oraz rozszerzeń AVC i AV1 jest bezpłatna.
  • macOS High Sierra i nowsze (tylko HEIC) Od systemu macOS Mojave firma Apple używa HEIF do tworzenia funkcji Dynamic Desktop.
  • iOS 11 i nowsze (tylko HEIC)
  • Firma Apple obsługuje odtwarzanie plików .heif dla plików obrazów nieruchomych oraz .heifs dla plików sekwencji obrazów utworzonych na innych urządzeniach, które są zakodowane przy użyciu dowolnego kodeka, pod warunkiem, że koder-dekoder jest obsługiwany przez system operacyjny.
  • Android 8 (Oreo) i nowsze (HEIC), Android 12 i nowsze (AVIF)
  • Ubuntu 20.04 i nowsze (HEIC)

Przeglądarki internetowe

Od marca 2021 żadna przeglądarka nie obsługuje natywnie HEIC. Zarówno Chromium, jak i Firefox połączyły eksperymentalne wsparcie dla AVIF w swoim kodzie źródłowym.

Oprogramowanie do edycji obrazu

Sprzęt komputerowy

  • Canon EOS-1D X Mark III , Canon EOS R5 i Canon EOS R6 kamery są w formacie HEIF do przechwytywania obrazów w formacie wyświetlania HDR , które korzystają z PQ krzywej tonalnej, BT.2100 kolorów prawyborach i 10-bitowe. „Przeszliśmy do plików HEIF” – powiedział Canon w 2019 roku.
  • Przez Sony a1 oferty przechwytywania obrazów w 10-bitowym formacie HEIF z HDR formacie, który korzysta HLG .
  • Wiele układów SoC Qualcomm Snapdragon obsługuje przechwytywanie obrazów w formacie HEIC (np. Snapdragon 865, Snapdragon 662). Niektóre z ich najnowszych SoC obsługują również przechwytywanie w HEIC z HDR (np. Snapdragon 888, Snapdragon 780).
  • Urządzenia iPhone 7 i nowsze firmy Apple mogą przechwytywać multimedia w formacie HEIF lub HEVC .
  • Smartfony z Androidem, takie jak Xiaomi 10 , Oppo Find X3 , Samsung Galaxy S10, mogą przechwytywać obrazy w formacie HEIF.

Strony internetowe

  • W maju 2020 r. internetowe egzaminy Advanced Placement umożliwiały studentom przesyłanie zdjęć odręcznych odpowiedzi. Ponieważ witryna nie była w stanie przetworzyć obrazów HEIF, uznano, że studenci, których telefony domyślnie używały tego formatu obrazu, nie przesłali żadnej odpowiedzi i często nie zdali egzaminu. College Board , który zarządza egzaminami, udostępnił później system umożliwiający użytkownikom przesyłanie zdjęć odpowiedzi za pośrednictwem poczty e-mail. Ponieważ aplikacja iOS Mail automatycznie konwertuje obrazy HEIF na JPEG, złagodziło to problem.
  • Facebook obsługuje przesyłanie HEIC, ale na wyświetlaczu konwertuje do JPEG lub WEBP.

Licencjonowanie patentów

Dalsze informacje: Kodowanie wideo o wysokiej wydajności § Właściciele patentów

Sam HEIF jest kontenerem, który może nie podlegać dodatkowym opłatom licencyjnym dla komercyjnych licencjobiorców ISOBMFF. Należy jednak pamiętać, że Nokia udziela swoich patentów również nieodpłatnie do celów niekomercyjnych. Jeżeli zawierają obrazy i sekwencje obrazów zakodowane w określonym formacie (np. HEVC lub AVC), ich użycie podlega licencjonowaniu patentów na format kodowania.

Zobacz też

  • AVIF
  • Better Portable Graphics (BPG) – inny format plików graficznych wykorzystujący kodowanie HEVC, opublikowany przez Fabrice Bellarda w 2014 r.
  • Free Lossless Image Format (FLIF) – format obrazu FOSS wydany w 2015 roku, który twierdzi, że przewyższa PNG, WebP, BPG i JPEG 2000 przynajmniej pod względem bezstratnego kodowania
  • JPEG XL – kolejny format obrazu w fazie rozwoju jako potencjalny następca JPEG i JPEG 2000
  • WebP – format obrazu oparty na formatach wideo VP8 i VP9

Bibliografia

Zewnętrzne linki