高效率图像文件格式

高效率图像文件格式（英语：High Efficiency Image File Format, HEIF；也称高效图像文件格式）是一个用于单张图像或图像序列的文件格式。它由运动图像专家组（MPEG）开发，并在MPEG-H Part 12（ISO/IEC 23008-12）中定义。

HEIF规范也定义了高效率视频编码（HEVC）编码的内嵌图像和HEVC编码的图像序列的存储方式，其中以受约束的方式应用帧间预测。

HEIF文件与ISO基本媒体文件格式（ISOBMFF，ISO/IEC 14496-12）兼容，并且还可以包括其他媒体流，例如定时的文本和音频。

简介高效率图像文件格式（英语：High Efficiency Image File Format, HEIF；也称高效图像文件格式）是一个用于单张图像或图像序列的文件格式。它由运动图像专家组（MPEG）开发，并在MPEG-HPart 12（ISO/IEC 23008-12）中定义。

HEIF规范也定义了高效率视频编码（HEVC）编码的内嵌图像和HEVC编码的图像序列的存储方式，其中以受约束的方式应用帧间预测。

HEIF文件与ISO基本媒体文件格式（ISOBMFF，ISO/IEC 14496-12）兼容，并且还可以包括其他媒体流，例如定时的文本和音频。1

历史HEIF的要求和主要用途于2013年定义。该规范的技术开发用时约一年半，并于2015年夏季完成。2

用例HEIF支持的用法包括：

存储单个或多个图像及其缩略图

存储连拍照片

支持同时捕获视频和静止图像，即将静止图像和定时图像序列存储在同一文件中

高效地表示动画和动态静图

存储焦点堆叠和曝光堆叠到同一个容器文件

存储从其他图像文件派生的图像，无论是以非破坏性图像编辑操作为目的派生的图像，还是作为预先计算派生的图像

支持存储其他媒体，例如音频和定时的文本，将定时的图像序列存储在同一个容器文件中，并且同步播放。

由于HEVC支持各种色度格式和样品保真度至无损编码，该格式可以满足当今消费类设备所有的图像存储需求，从典型的8位图像到高端、专业设备所要求的高保真度和动态范围的16位图像。HEIF促进的一些使用场景如下：

数码相机和智能手机为了节约存储空间，HEIF封装的HEVC编码的图像可以用于压缩全分辨率图像，同时保留一个较低分辨率的JPEG副本（例如4K分辨率或更低）用于屏幕显示。

数码相机和智能手机可以使用HEIF来实现单文件存储连拍、焦点堆叠或曝光堆叠的照片。与此类似，拍摄的视频与静态图像也可以存储在同一个HEIF文件中。HEIF还可以将任何图像集合存储在单个文件中，从而可以轻松分享。

网页和接入互联网的图像应用程序HTML5.2的图片元素提供了为同一图像指示多个替代方案的能力，网页浏览器可以选择最适合其目的的一份。网页和连接的应用程序使用HEIF的一个动机是减少网页和图像内容的下载时间。

图像编辑改变方向和裁剪是HEIF的基本功能，并且不需要重新编码图像。此外，HEIF引入了非破坏编辑操作的框架，具体可由外部规范指定。图像编辑应用程序可以使用此功能将编辑指令与原始图像保存在同一文件中。2

特性在ISOBMFF中，连续或定时的媒体/元数据流形成一个轨道（track），而静态媒体或元数据作为项目（items）存储。也是因此，HEIF具有如下基本设计：

静态图像作为项存储。所有图像项都独立编码，解码不依赖其他项。一个文件中可以包含任意数量的图像项。

图像序列存储为轨道。可以将图像序列轨道指定为以定时或非定时的方式显示，例如作为画廊或图片专辑。在图像之间存在编码上的依赖关系时，使用图像轨迹轨道而非图像项。

一个文件可以包含图像项、图像序列轨道以及其他媒体。例如，可以创建HEIF文件，其中包括匹配HEIF的图像项目或图像序列轨道，以及匹配ISOBMFF的任何派生格式的音频或定时文本轨道。

根据上述设计原则，HEIF文件可以存储下列数据类型：

**图像项（Image Items）：**存储单个图像、图像属性或缩略图。

**图像派生（Image Derivations）:**派生图像是在运行时基于旋转、网格和叠加等描述生成的。这些图像取决于存储在HEIF文件中的其他图像。派生图像的存储空间很小。

**图像序列（Image Sequences）：**存储多个时间相关或时间预测的图像（如突发式照片拍摄或电影图形动画）其属性和缩略图。 可以使用不同的预测选项来利用图像之间的时间和空间相似性。 因此，即使将数十张图像存储在同一个HEIF文件中，文件大小也可以大幅降低。

**辅助图像项（Auxiliary Image Items）:**存储补充另一图像项目的图像数据。 一个alpha平面或深度图是这种图像的例子。 这些数据并非如此显示，而是以各种形式用于补充另一图像项目。

**图像元数据（Image Metadata）：**存储同一个HEIF文件中存储图像的EXIF、XMP等元数据。2

语法和结构HEIF匹配ISO基本媒体文件格式（ISO/IEC 14496-12）。图像项存储在根级元框中，图像序列存储为视频媒体轨。

一个文件可以包含图像项目、图像序列轨道以及其他媒体。创建匹配HEIF规范的文件时可以包含图像项、图像序列轨道，以及任何匹配ISOBMFF的派生格式的音频和定时的文本轨。

匹配ISOBMFF的文件由称为框（box）的数据结构序列组成，每个数据结构都包含一个四字符代码（4CC）指示框的类型、框的大小（以字节为单位）和框的有效载荷。框可以嵌套，即框中可以包含其他框。 ISOBMFF和HEIF对框的顺序和层次结构有进行约束。2

相关标准MPEG-H

HEVC（H.265）

ISO基本媒体文件格式

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所