AVIF转PNG转换器

为什么要将AVIF转换为PNG:完整指南

AVIF和PNG是两种设计理念截然不同的图像格式。AVIF(AV1图像文件格式)旨在以最小的视觉损失实现最大程度的压缩,而PNG(便携式网络图形)则致力于完美保留每个像素,不产生任何质量损失。在特定场景下,两者之间的转换是有意义的,我们将详细探讨这些场景。

AVIF转PNG的主要优势在于能够获得绝对质量的图像,同时完整保留透明度。与会丢失alpha通道并产生压缩伪影的JPG不同,PNG保证原始像素的逐位精确再现。这对于处理标志、图标、图形设计以及任何需要关注每个细节的内容至关重要。

AVIF格式于2019年由开放媒体联盟(AOMedia)推出,该联盟汇集了Google、Apple、Microsoft、Netflix、Amazon、Meta和Mozilla等科技巨头。它基于开放的AV1视频编解码器,压缩效率比PNG高30-50%。然而,AVIF有限的兼容性使得转换为通用PNG格式对于许多工作流程来说是必要的。

何时PNG优于AVIF:实际选择场景

处理图形和标志

PNG历来是数字图形的标准格式,这得益于两个因素的结合:无损压缩和透明度支持。当您处理公司标志、界面图标或设计元素时,边缘的完美清晰度至关重要。尽管AVIF效率令人印象深刻,但默认情况下它使用有损压缩。即使在最高质量设置下,文本和细线边缘也可能出现微小的伪影。

PNG则保证每个像素的数学精确再现。如果源AVIF文件包含透明背景上边缘清晰的标志,转换为PNG将保持这种清晰度,不会添加任何伪影。结果可以缩放、叠加在任何背景上、进行图层编辑 - 质量保持不变。

截图和文档

技术文档、用户手册、培训材料 - 在所有使用界面截图的地方,PNG仍然是最佳格式。原因在于压缩的特性:PNG使用Deflate算法,该算法对于具有大面积均匀区域和锐利过渡的图像特别有效。典型的软件界面截图正是这样的图像。

AVIF在压缩截图时可能会对文本和图标产生轻微模糊。在屏幕上查看时这通常不明显,但在打印文档或缩放时差异就会显现。PNG完全消除了这个问题。

软件兼容性

PNG几乎被过去25年创建的所有软件支持。图形编辑器、办公套件、浏览器、操作系统、CMS平台、邮件客户端 - 无一例外都能处理PNG。AVIF的情况则更加复杂:该格式太新了。

如果您需要保证图像在任何程序中都能打开 - PNG将提供这种兼容性。

AVIF和PNG格式的技术比较

压缩架构:根本差异

PNG和AVIF使用根本不同的图像压缩方法:

PNG(便携式网络图形):

• 算法:Deflate(LZ77 + 霍夫曼编码)
• 压缩类型:仅无损
• 预过滤:逐行过滤器(None、Sub、Up、Average、Paeth)
• 颜色模型:RGB、RGBA、索引色、灰度
• 色彩深度:每通道1、2、4、8、16位

AVIF(AV1图像文件格式):

• 算法:AV1(DCT + 量化 + 熵编码)
• 压缩类型:有损或无损(可选)
• 块分割:最大128x128像素的超级块
• 颜色模型:YUV、RGB,支持HDR
• 色彩深度:每通道8、10、12位

PNG中的Deflate通过查找重复的字节序列并用短引用替换它们来工作。这对于具有大面积单色区域的图像非常理想:标志、图表、截图。AVIF中的AV1使用基于相邻块的预测和系数量化,这对照片更有效,但可能在锐利边缘产生伪影。

格式特性:汇总表

透明度:alpha通道详解

两种格式都通过alpha通道完全支持透明度,但有细微差别:

PNG将alpha通道作为像素的单独组件存储(RGBA - 红、绿、蓝、Alpha)。在8位深度下,每个像素可以具有从0(完全透明)到255(完全不透明)的任何透明度级别,或在16位深度下最高可达65535。这确保了平滑的半透明渐变、柔和阴影和抗锯齿边缘。

AVIF也支持alpha通道,但它被编码为单独的AV1流。在激进的有损压缩下,alpha通道可能会失去精度,在透明边界处产生光晕。转换为PNG时,这些潜在缺陷被固定,不会进一步降级。

在AVIF转PNG转换过程中,透明度被完全传输。如果源AVIF包含alpha通道,它将原封不动地保留在PNG中。

AVIF转PNG转换过程:内部原理

图像转换阶段

1. 解析AVIF容器 - AVIF文件使用HEIF/ISOBMFF容器。解析器从中提取压缩的AV1比特流、元数据和色彩空间信息。

2. AV1解码 - 比特流由AV1解码器解压。应用逆变换:去量化、逆DCT、相邻块预测、边界过滤(CDEF、环路滤波器)。

3. 色彩空间转换 - 如果AVIF使用YUV表示,则转换为RGB。HDR数据(Display P3、Rec. 2020)通过色调映射转换为sRGB。

4. Alpha通道处理 - 如果存在单独的alpha流,则对其进行解码并与颜色数据合并为RGBA格式。

5. 应用变换 - 如果指定:旋转(90度、180度、270度)、镜像翻转、缩放、转换为灰度。

6. PNG优化 - 为图像的每一行选择最佳预过滤器。自适应过滤器分析数据并在None、Sub、Up、Average、Paeth之间选择以最小化文件大小。

7. Deflate压缩 - 预过滤的数据使用Deflate算法以最高压缩级别压缩,以获得最小文件大小。

8. 生成PNG - 创建PNG文件结构,包含IHDR(头部)、IDAT(压缩数据)、IEND(文件结尾)块,以及必要时的附加元数据块。

转换时保留的内容

• 图像分辨率 - 水平和垂直像素数保持不变
• 透明度 - alpha通道完全转移到PNG
• 视觉质量 - PNG保留所有细节,无额外损失
• ICC颜色配置文件 - 如果AVIF中存在,则保留在PNG中(iCCP块)

转换时不传输的内容

• EXIF元数据 - PNG不支持EXIF(拍摄日期、相机参数、GPS坐标丢失)
• HDR数据 - 扩展动态范围转换为SDR(标准)
• 超过16位的色彩深度 - PNG最多支持每通道16位
• 动画 - 如果AVIF包含多帧,只保存第一帧

转换时的处理设置

图像缩放

调整大小(10-200%)对于准备符合特定要求的图像很有用:

• 缩小用于网页图标 - 从原始1024x1024的AVIF获得256x256的PNG用于favicon
• 准备缩略图 - 为画廊和目录创建预览
• 屏幕优化 - 调整大小以适应标准分辨率

缩放时使用高质量的Lanczos插值算法,保持细节清晰度并最小化模糊。

旋转和翻转

图像方向变换:

• 旋转90度、180度、270度 - 用于校正相机方向或艺术目的
• 水平翻转 - 用于校正自拍或创建对称的镜像
• 垂直翻转 - 图像颠倒

转换为灰度

黑白模式适用于:

• 文档和技术插图 - 简化视觉感知
• 艺术处理 - 创建单色图像
• 减小文件大小 - 灰度需要更少的数据

PNG优化:获得最小文件大小

PNG高效压缩原理

PNG使用两阶段压缩方案:首先对每行像素应用预过滤器,然后使用Deflate算法压缩结果。预过滤器的选择对最终文件大小有关键影响。

PNG预过滤器:

• None - 数据不做修改传输,对随机噪声有效
• Sub - 每个字节替换为与前一个像素的差值,适合水平渐变
• Up - 与上一行像素的差值,适合垂直图案
• Average - 左侧和上方像素的平均值,通用选项
• Paeth - 使用Paeth公式预测,对大多数图像效果最佳

PEREFILE转换器使用自适应过滤器选择:为每行自动确定最佳选项,确保最小文件大小。

文件大小比较

AVIF转PNG转换的典型大小比例:

PNG文件总是比AVIF大 - 这是保证无损质量和通用兼容性的代价。

限制和建议

何时不应转换为PNG

• 网页照片 - 对于摄影内容,JPG或WebP将产生更小的文件大小
• 大型图像集合 - PNG将占用3-5倍的磁盘空间
• 移动应用内容 - 现代平台直接支持AVIF

何时PNG是最佳选择

• 标志和品牌 - 完美的边缘清晰度
• 图标和界面元素 - 透明度支持
• 截图和文档 - 文字的精确再现
• 用于编辑的图形元素 - 无伪影累积
• 与旧软件兼容 - 保证在任何地方都能打开

替代转换格式

AVIF转JPG

如果不需要透明度且文件大小最小化很重要,JPG是合理的替代方案。但是,JPG使用有损压缩,会在边界和细节处产生伪影。

AVIF转WebP

WebP处于中间位置:支持透明度,比PNG小,但比AVIF大。如果需要与不支持AVIF的现代浏览器兼容,这是一个好选择。

保持AVIF

如果目标平台支持AVIF - 保持格式不变。AVIF提供最佳的质量与大小比。