AVIF – lizenzkostenfreies Bildformat für die Zukunft

Die Komprimierung von Dateien ist eine Schlüsseltechnik für die Digitalisierung, da sie insbesondere die Ressourcen von netzbasierten Infrastrukturen nachhaltig entlasten kann. Das neue Bildformat AVIF soll in Zukunft zu mehr Effizienz im Datenverkehr verhelfen und auf lange Sicht das stark verbreitete JPEG-Format ablösen. Im Vergleich zu JPEG komprimiert AVIF deutlich effizienter und bietet obendrein die bessere Bildqualität. An der Durchsetzung des neuen Bildformats sind weltweit führende Großkonzerne der Digitalbranche interessiert.

2015 gründete sich ein Konsortium aus führenden Unternehmen der digitalen Wirtschaft. Es setzte sich zur Aufgabe, die Komprimierung von Bildern zu verbessern. Im Blick hatte die Alliance for Open Media (AOMedia), der u. a. Amazon, Cisco, Facebook, Google (inklusive YouTube), Mozilla, Microsoft, Netflix, Intel, AMD, Tencent und Apple angehören, vor allem den Datenverkehr im Internet. Denn mehr als die Hälfte der durchschnittlichen Bandbreite einer Website wird von Bildern beansprucht. Von einer verbesserten Bildkomprimierung profitiert nicht nur die Performance einzelner Webseiten. Die Gesamtleistung des Webs wird optimiert, da kleinere Dateien den Datenverkehr beschleunigen, den Energieverbrauch senken und weniger Speicherplatz verbrauchen.

Damit sich die neue Technologie möglichst schnell als Standard verbreiten kann, sollte sie keine Lizenzkosten verursachen und im Sinne des Open-Source-Gedankens frei verwendbar sein. Im März 2018 machte AOMedia die Spezifikation eines neuen freien Videocodecs öffentlich. Ab dem Zeitpunkt wurde offiziell eine finale erste Version von AOMedia Video 1 (kurz AV1) zur Verfügung gestellt.

Aus den Bemühungen des Industriekonsortiums ging nicht nur ein lizenzfreier offener Videocodec für Bewegtbilder, sondern auch das AV1 Image File Format (AVIF) für Standbilder hervor. AVIF kombiniert die effizienten Kompressionsalgorithmen des AV1-Videocodecs mit der Containertechnik des HEIF-Formats (High Efficiency Image File), das bereits seit einiger Zeit beispielsweise von Apple genutzt wird. Das HEIF-Containerformat stellt u. a. eine einheitliche und auf Normen basierende Basis für den Austausch, die Speicherung (z. B. Vorgaben für Metadaten) sowie für die Übertragung AV1-codierter Bildinhalte zur Verfügung.

Es gibt also gewisse Überschneidungen zwischen AVIF und HEIF. Die Bildformate verwenden aber verschiedene Kompressionsverfahren für das Kodieren von Bildinformationen. Das HEIF-Format nutzt anstelle der AV1-Kompression überwiegend das Video-Format HEVC (High Efficiency Video Coding). Gelegentlich wird auch der Videokompressionsstandard H.264/MPEG-4 AVC eingesetzt.

AVIF verbindet eine hochqualitative Video-Komprimierung mit einer funktionalen Vielfalt, die den zahlreichen Anforderungen an ein zeitgemäßes Bildformat gerecht werden soll. Möglich ist eine verlustfreie (lossless) und eine verlustbehaftete (lossy) Komprimierung. In einem Alpha-Kanal werden wie bei anderen Bild- und Grafikformaten zusätzliche Informationen zu transparenten Bildbereichen abgelegt. Durch Transparenzdaten freigestellte Objekte werden z. B. bei Benutzeroberflächen, Collagen oder bei Firmenlogos verwendet.

Zudem unterstützt AVIF erweiterte Farbräume (Wide Color Gamut, WCG) und Funktionen wie Körnigkeit, Farbunterabtastung und HDR (High Dynamic Range). Die HDR-Technologie ist die Basis für Hochkontrastbilder, die eine besonders gleichmäßige Helligkeit sowie starke Farben und Kontraste ermöglichen. AVIF ist ideal für HDR, da es über die übliche 8-Bit-Farbtiefe der Standard-Dynamic-Range-Bilder (SDR) hinausgehen kann (10 Bit, 12 Bit sowie höhere Farbtiefen sind möglich). Über Metadaten können nicht nur HDR-Informationen, sondern auch Angaben zum Farbumfang weitergegeben werden. Animierte Sequenzen sind – ähnlich den bekannten GIF-Animationen (Animated GIFs) – ebenfalls möglich (Support von Multi-Layer-Images für Bildelemente und Bildsequenzen).

In Vergleich zum weitverbreiteten JPEG-Format, das es bereits seit Anfang der 1990er Jahre gibt, ist AVIF noch ein sehr junges Dateiformat für statische Bilder. Die Bewährungsprobe in der Praxis steht dem Neuling also noch bevor. Daher ist es zum jetzigen Zeitpunkt schwierig, die Zukunft des Bildformats verlässlich zu prognostizieren. Die Chancen für eine flächendeckende Durchsetzung stehen aber derzeit aufgrund der vielen Vorteile ausgesprochen gut.

Da sich Bildformat und Videocodec noch am Anfang der Entwicklung befinden, wird es höchstwahrscheinlich noch weitere Optimierungen geben, etwa bei der Wiedergabequalität und bei der Reduktion von Dateigrößen. Vermutlich wird man auch die Ansprüche an die Hardware mit Code-Optimierungen noch verringern. AVIF ist derzeit bei der Kodierung (Transfer bzw. Konvertierung einer Ausgangsdatei in das AVIF-Format durch einen Algorithmus) und Dekodierung (Entschlüsselung von kodierten Dateiinformationen, z. B. für eine operative Bildbearbeitung oder eine Bildanzeige am Bildschirm) noch ähnlich anspruchsvoll wie HEIF.

Ein wichtiger Vorreiter bei der Anwendung der neuen Technik ist derzeit der Video-on-Demand-Anbieter Netflix. Der Streaming-Spezialist testet das AVIF-Format, um etwa das User Interface der Plattform von SDR auf HDR umzustellen (z. B. für bessere Vorschaubilder). Geplant ist eine sukzessive Einführung, bei der AVIF für eine kontinuierlich steigende Zahl an Inhalten und Plattformen verwendet werden soll.

Browser und Betriebssysteme freunden sich ebenfalls allmählich mit der neuen Technik an. Opera (ab Version 71) und Google Chrome (ab Version 85) supporten das Format bereits (native Unterstützung), Apple Safari noch nicht. Bei Mozilla Firefox (ab Version 77) muss noch manuell in der Konfiguration des Browsers nachgeholfen werden. Nachdem das Flag image.AVIF.enabled in about:config (gibt man oben in der Adresszeile des Browsers ein) auf true gesetzt wurde, kann Firefox einzelne AVIF-Dateien anzeigen. Microsoft Edge tut sich mit dem neuen Bildformat ebenfalls noch schwer. Da die aktuelle Version (Version 86) die Chromium-Engine von Google nutzt, ist eine AVIF-Unterstützung des Windows-10-Browsers aber wohl nur noch eine Frage der Zeit.

Windows 10-Nutzer können schon jetzt mit dem neuen Bildformat arbeiten und AVIF-Dateien z. B. im hauseigenen Bildbetrachter (Paint) betrachten. Im Store steht die entsprechende kostenlose AV1 Video Extension zur Installation bereit. Die kostenpflichtige Paint.NET-App hat bereits ein AVIF-File-Type-Plug-in integriert. Windows-Nutzer können dadurch AVIF-Dateien nicht nur öffnen, sondern Bilddateien auch im AVIF-Format speichern (etwa für die Webseite). Die für alle Betriebssysteme verfügbare kostenlose Bildbearbeitungssoftware GIMP unterstützt das AVIF-Format ab Version 2.10.22.

Wenn Sie heute schon AVIF-Bilder in ihre Webseite einbinden möchten, ist das kein Problem. Eine Übergangslösung, die AVIF als Alternative zum standardmäßigen JPEG in die Webseite einbindet, erfordert nur wenig HTML-Code. Dabei nutzt man das HTML-Tag <picture>. Es dient als Container, der mehrere Bildquellen (<sources>) für ein Image (<img>) vorhält. Unterstützt der Browser Bilder im WebP- oder AVIF-Format nicht, wird das unterste Image-Element als sogenannte Fallback-Option ausgelesen. Dort können Sie dann eine JPEG-Version des Bildes angeben, die mit Sicherheit von allen gängigen Browsern unterstützt wird:

AVIF bringt eigentlich alle Voraussetzungen mit, um sich flächendeckend durchzusetzen und nach JPEG einen neuen Standard im Web zu definieren. Wenn man noch verbliebene technische Hürden (z. B. noch recht langsame und ressourcenfressende Kodierungsvorgänge) in den Griff bekommt, kann das multifunktionale Bildformat im engen Verbund mit dem AV1-Videocodec auf lange Zeit Stand- und Bewegtbilder in hoher Qualität zur Verfügung stellen. Nicht zuletzt ist dies auch ein wichtiger Schritt in Richtung Nachhaltigkeit, da AVIF die Energie-, Netzwerk- und Speicherressourcen schont.