图像格式的未来 - JPEG XL 和 WebP2 将如何改变 Web
下一代格式全景 - 为什么需要新格式
JPEG 诞生于 1992 年,至今仍是 Web 上使用最广泛的图像格式。然而 30 多年来显示技术和网络环境发生了巨大变化,JPEG 的局限性日益明显。下一代格式旨在解决这些问题。
JPEG 的局限:
- 压缩效率低:同等质量下文件比现代格式大 2-3 倍
- 不支持透明度:需要 Alpha 通道时必须用 PNG
- 8 位色深限制:无法满足 HDR 显示需求
- 块效应:低质量时 8x8 块边界明显
- 无动画支持:需要 GIF 或视频格式
理想的下一代格式应具备:
- 显著更高的压缩效率(比 JPEG 小 50%+)
- 支持透明度(Alpha 通道)
- 支持 HDR 和宽色域
- 支持动画
- 支持渐进式解码
- 支持无损和有损模式
- 编解码速度可接受
当前竞争格局(2025 年):
AVIF 已进入生产使用,WebP 是当前最安全的选择,JPEG XL 技术优秀但浏览器支持受挫,WebP2 开发已停滞。格式之争尚未尘埃落定。
JPEG XL 技术特性 - 旨在取代 JPEG 的通用格式
JPEG XL 是由 JPEG 委员会开发的下一代格式,设计目标是成为"一个格式统一所有"的通用图像格式。技术上是目前最全面的方案。
核心技术优势:
- 压缩效率:有损模式比 JPEG 小 60%+,无损模式比 PNG 小 35%+
- JPEG 无损转码:可将现有 JPEG 无损转为 JXL(节省约 20%),且可完美还原为原始 JPEG
- 渐进式解码:支持真正的渐进式加载,从模糊到清晰
- HDR 支持:原生支持 PQ 和 HLG 传输函数,最高 32 位浮点
- 超大图像:支持最大 10 亿 x 10 亿像素
编解码性能:
解码速度与 JPEG 相当(单线程),支持多线程并行解码。编码速度可调:快速模式接近 JPEG 编码速度,高质量模式较慢但压缩率更高。
特色功能:
- 支持动画(替代 GIF 和 APNG)
- 支持多图层和多页面
- 内置色彩管理(ICC profile 或 CICP)
- 支持感兴趣区域(ROI)编码
JPEG XL 的浏览器支持问题 - Chrome 的撤回与未来展望
JPEG XL 技术上优秀,但 2022 年 Chrome 团队决定移除对 JPEG XL 的支持(此前为实验性功能),这对其 Web 普及造成了重大打击。
Chrome 撤回的原因:
- Google 认为 AVIF 已满足 Web 图像需求
- 维护额外格式的安全和性能成本
- JPEG XL 的实验性使用率极低
- Google 在 AVIF(基于其主导的 AV1)上有更大投入
当前浏览器支持状态(2025 年):
- Safari 17+:完整支持(Apple 积极推动)
- Firefox:通过 flag 可启用,尚未默认开启
- Chrome/Edge:不支持,短期内无计划添加
JPEG XL 的生存空间:
虽然 Web 浏览器支持受限,JPEG XL 在以下领域仍有前景:
- 专业摄影工作流(替代 TIFF/DNG)
- 图像存档(JPEG 无损转码节省存储)
- Apple 生态系统(iOS/macOS 原生支持)
- 桌面应用和游戏(不依赖浏览器)
未来可能性:
如果 Firefox 默认启用 JPEG XL,加上 Safari 的支持,覆盖率可能达到 30-40%。届时通过 <picture> 元素提供 JXL 作为首选格式将变得有意义。
WebP2 开发状态 - WebP 的继任者能否实现?
WebP2 是 Google 计划中的 WebP 格式继任者,旨在利用更现代的压缩技术进一步提升效率。然而其开发进度缓慢,前景不明朗。
WebP2 的设计目标:
- 比 WebP 有损模式再小 30%+
- 比 WebP 无损模式再小 20%+
- 更好的 HDR 和宽色域支持
- 改进的动画压缩
- 更灵活的分块策略
技术基础:
WebP2 基于 AV1 的帧内编码技术(与 AVIF 类似),但针对静态图像进行了专门优化。使用更大的变换块和更多的预测模式。
开发现状(2025 年):
- Google 的 libwebp2 仓库更新频率极低
- 没有浏览器实现计划的公开信息
- AVIF 的成功可能使 WebP2 变得多余
- 社区普遍认为 WebP2 可能不会正式发布
为什么 WebP2 可能不再需要:
AVIF 已经提供了 WebP2 计划实现的大部分改进(更高压缩率、HDR、宽色域)。Google 同时推进两个功能重叠的格式缺乏合理性。WebP 作为过渡格式已完成使命,下一步直接跳到 AVIF 更为合理。
AVIF 现状 - 基于 AV1 的格式进入生产使用
AVIF 是目前最有前景的下一代 Web 图像格式。基于开放免版税的 AV1 视频编解码器,已获得主流浏览器支持并进入生产使用。
AVIF 的优势:
- 压缩效率:比 JPEG 小 50%+,比 WebP 小 20%+
- 色彩能力:支持 HDR(PQ/HLG)、10/12 位色深、BT.2020 宽色域
- 透明度:支持 Alpha 通道,质量优于 WebP
- 浏览器支持:Chrome 85+、Firefox 93+、Safari 16.1+
AVIF 的劣势:
- 编码速度慢:比 JPEG 编码慢 10-100 倍(取决于设置)
- 最大分辨率限制:单帧最大 8193x4320(可通过网格突破)
- 渐进式解码:不支持真正的渐进式加载
- 解码功耗:比 JPEG 解码消耗更多 CPU/电池
生产使用建议:
- 使用
<picture>元素提供 AVIF + WebP + JPEG 降级链 - CDN 内容协商自动选择最佳格式
- 预生成 AVIF 文件(编码慢不适合实时转换)
- 质量参数 30-50 对应 JPEG 的 75-85 视觉质量
迁移策略 - 渐进式采用下一代格式
从 JPEG/PNG 迁移到下一代格式不需要一步到位。渐进式策略可以在控制风险的同时逐步获得收益。
第一阶段:WebP 全面覆盖:
- 将所有 JPEG/PNG 转换为 WebP 作为首选格式
- 使用
<picture>保留原格式作为降级 - 构建流程自动生成 WebP 版本
- 预期收益:文件大小减少 25-35%
第二阶段:AVIF 优先提供:
- 在 WebP 基础上增加 AVIF 作为最优先格式
- 降级链:AVIF → WebP → JPEG/PNG
- 仅对照片类内容生成 AVIF(图标/截图继续用 WebP/PNG)
- 预期收益:在 AVIF 支持的浏览器上再减少 20%
第三阶段:监控 JPEG XL:
- 关注 Firefox 和 Chrome 的 JPEG XL 支持动态
- 当覆盖率达到 70%+ 时考虑加入降级链
- JPEG XL 的无损转码可立即用于存档场景
实施要点:
- 使用 CDN 的自动格式协商(Accept 头)简化实现
- 构建时预生成所有格式版本,避免运行时转换
- 监控各格式的实际使用比例和性能指标
- 设置质量基准:确保新格式的视觉质量不低于原格式