GBT 33475.7-2024 信息技术 高效多媒体编码 第7部分：图片文件格式标准立项发展报告

信息技术高效多媒体编码第7部分：图片文件格式标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—HighEfficiencyMultimediaCoding—Part7:PictureFileFormat摘要随着数字成像技术和互联网多媒体应用的迅猛发展，图像数据量呈指数级增长，传统图片文件格式在压缩效率、并行处理能力及高动态范围支持等方面逐渐难以满足日益复杂的应用需求。在此背景下，全国信息技术标准化技术委员会组织制定了国家标准GB/T33475.7-2024《信息技术高效多媒体编码第7部分：图片文件格式》。该标准作为GB/T33475《信息技术高效多媒体编码》系列标准的重要组成部分，规定了基于高效多媒体编码技术的图片文件封装格式，涵盖文件结构、数据单元组织、元数据描述、编码数据嵌入及扩展机制等核心技术内容。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要技术内容及其创新点，分析了标准的关键技术指标和适用范围，并对标准实施后的产业应用前景进行了展望。该标准的发布实施将有效推动我国图片编码技术标准化进程，为超高清影像、虚拟现实、云计算、人工智能视觉等领域提供统一的图片文件格式支撑，对提升我国多媒体信息处理的自主创新能力和国际竞争力具有重要意义。关键词：高效多媒体编码；图片文件格式；国家标准；图像压缩；文件封装；元数据；高动态范围Keywords:HighEfficiencyMultimediaCoding;PictureFileFormat;NationalStandard;ImageCompression;FileEncapsulation;Metadata;HighDynamicRange一、引言1.1立项背景随着超高清显示、虚拟现实、增强现实、自动驾驶、医学影像、卫星遥感以及人工智能视觉识别等新兴技术的快速普及，数字图像的应用场景不断拓展，对图像压缩效率和文件格式灵活性的要求持续提升。传统的主流图片格式（如JPEG、PNG、GIF等）虽然应用广泛，但在压缩性能、高动态范围（HDR）支持、高帧率/多视角扩展能力以及并行编解码适配等方面已出现明显的技术瓶颈。国际标准化组织联合制定的H.265/HEVC标准在视频编码领域实现了显著的压缩效率提升，其帧内编码技术的高效性为静态图像压缩提供了新的技术路径。GB/T33475系列标准充分吸纳了HEVC第7部分（H.265/HEVC的StillImageCoding扩展）的技术成果，并结合我国产业发展实际，形成了面向图片文件封装的国家标准。1.2标准编制目的本标准旨在规定一种基于高效多媒体编码技术的通用图片文件格式，以解决以下核心问题：第一，建立高效、灵活、可扩展的图片文件封装结构，支持帧内编码图像数据的高效存储与传输；第二，实现对高动态范围、宽色域、高分辨率等新兴影像特性的兼容支持；第三，为多视角图片、深度图、辅助增强信息等扩展数据类型提供标准化封装接口；第四，统一国内图片编码应用的技术规范，促进产业链上下游的互联互通。二、标准编制原则与依据2.1编制原则本标准在编制过程中遵循以下基本原则：（1）国际接轨原则。充分跟踪和吸纳ISO/IECJTC1/SC29在高效多媒体编码领域的最新国际标准成果，确保国家标准在国际兼容性方面具备良好基础。（2）技术先进性原则。以高效的帧内编码技术为核心，充分利用HEVC标准在压缩效率方面的技术优势，同时兼顾未来技术演进的扩展空间。（3）实用性原则。紧密结合国内产业发展需求，充分考虑编解码实现的复杂度和硬件适配性，确保标准具有可实施性和推广价值。（4）开放性原则。文件格式设计支持多种编码数据的嵌入和扩展机制，为后续版本升级和应用定制留出充分接口。2.2编制依据本标准的编制主要依据以下文件和技术成果：-GB/T33475.1《信息技术高效多媒体编码第1部分：系统》-GB/T33475.2《信息技术高效多媒体编码第2部分：视频》-ISO/IEC14496-10（H.264/AVC）-ISO/IEC23008-2（H.265/HEVC）及HEVCStillImageCoding扩展-我国《新一代人工智能发展规划》中对多媒体信息处理标准化的战略部署三、标准主要技术内容3.1文件格式总体架构本标准规定的图片文件格式采用面向数据单元（DataUnit）的层级化封装结构，整体架构由文件头（FileHeader）、元数据区（MetadataRegion）和图像数据区（ImageDataRegion）三大部分组成。文件格式设计充分借鉴了ISO基媒体文件格式（ISOBMFF，ISO/IEC14496-12）中box结构的灵活组织方式，同时针对静态图片存储需求进行了精简优化。文件头部分存放文件类型标识、版本号、兼容性声明等基础信息，确保解码器能够快速识别文件格式。元数据区以键值对和结构化数据表的形式记录图像的基础属性（如图像尺寸、位深、色彩空间）、编码参数（如档次、级别、编码工具集）、显示参数（如显示变换、色调映射信息）以及自定义扩展元数据。图像数据区则按照编码数据单元的组织方式存放经过高效多媒体编码的压缩图像数据。3.2编码数据组织方式标准化格式的核心设计难点在于编码数据的组织和索引。本标准规定了两种编码数据存放模式：（1）连续存储模式。适用于单张静态图像的应用场景，所有编码数据顺序写入图像数据区，结构紧凑、解析开销小。（2）分块索引模式。适用于大尺寸图像、分块并行解码或多视角图像场景，将图像划分为若干编码块（Tile或Slice），为每个编码块建立索引表，支持独立解码和随机访问。3.3元数据描述机制元数据的标准化描述是实现互操作性的关键保障。本标准定义了以下核心元数据类型：-图像基本属性元数据：描述图像宽度、高度、色度采样格式、位深、帧率等基础参数。-色彩管理元数据：描述色彩原色、传递函数、矩阵系数、HDR静态元数据（如SMPTEST2086中定义的最大/最小亮度、MasteringDisplay色域等）。-编码配置元数据：描述编码档次（Profile）、级别（Level）、编码工具启用情况等信息。-显示辅助元数据：描述显示变换信息、色调映射曲线、目标显示设备特性等。-内容描述元数据：支持嵌入缩略图、图像采集信息、版权信息、时间戳等。-扩展私有元数据：允许厂商或行业自定义扩展字段，满足特定应用需求。3.4扩展与兼容机制为保障标准的长期适用性，本标准设计了多层次的扩展机制：通过版本号管理实现向后兼容；通过厂商自定义box机制支持行业私有扩展；通过MIME类型注册和应用标识符管理，支持格式的网络化应用和互操作。同时，本标准允许在一个图片文件中存放多幅编码图像（如不同分辨率的同一图像、多视角图像序列），并支持与HEVC视频编码标准中档次和级别的对接，确保从静态图片扩展到动态影像的技术顺畅性。四、关键技术指标及其分析4.1压缩效率基于HEVC帧内编码技术的压缩框架，与JPEG相比，在同等主观质量下可节省约40%至50%的码率；与JPEG2000相比，在无损及近无损压缩模式下仍可节省约20%至30%的码率。这一显著优势主要得益于更灵活的块划分结构（从8×8到64×64的递归四叉树划分）、更多的帧内预测模式（33种角度预测加平面和DC模式）、自适应变换以及先进的环路滤波技术。4.2并行处理能力视频编码领域近年来的一个重要发展方向是大尺寸图像的分块并行处理。本标准在设计之初即充分考虑了并行编解码的适配需求，引入了编码块（Tile）独立编解码机制，支持将大幅面图像划分为多个可独立编解码的矩形区域。尤其对于8K（7680×4320）及以上分辨率的超高清静态图像，该机制能够有效利用多核处理器和GPU的并行计算能力，大幅缩短编码处理时间。在测试中，采用4×4分块方案时，并行解码速度较单块方案可提升数倍至一个数量级，且分块边界所产生的码率开销被控制在极小范围内。4.3高动态范围支持对HDR和宽色域（WCG）的技术支持是本标准的重要创新之一。在格式层面，规定了HDR静态元数据的标准化存储方式，支持SMPTEST2086（MasteringDisplayColorVolume）、SMPTEST2094（HDR动态元数据）以及ITU-RBT.2100（HDR电视演播制作）中定义的色彩参数传递。在编码层面，支持10bit及12bit位深的编码，适配BT.2020宽色域及混合对数伽马（HLG）和感知量化（PQ）传递函数。该能力使本标准格式可直接应用于HDR静态摄影、HDR显示设备测试图和CinematicHDR内容制作等场景。4.4文件封装开销高效的封装设计确保了编码图像数据之外的文件开销控制在极低水平。标准化的封装开销主要由文件头、元数据表、编码块索引表三部分构成。在典型应用场景中，该部分开销通常小于文件总大小的1%至2%，远小于JPEG中JFIF/EXIF头部的平均开销占比。此外，对于仅需基本图像解码信息的轻量应用，解码器可在不解析完整元数据的情况下直接从文件头中获取关键解码参数，从而支持极低延迟的快速启动解码，显著改善了大尺寸图片在嵌入式设备和移动端上的加载速度。五、标准实施的意义与预期效益5.1提升我国在多媒体编码领域的标准化话语权GB/T33475.7-2024的发布实施填补了我国在高效图片文件格式标准化方面的空白，使我国在多媒体编码标准体系中拥有了自主可控的图片格式标准。该标准与GB/T33475系列其他部分形成完整的标准族，构建了从视频编码到图片编码的系统性标准化体系。5.3促进人工智能与视觉计算场景的应用落地在人工智能训练数据管理、医学影像存储与传输、自动驾驶感知数据记录、文博数字化保护、遥感影像分发等应用中，高效的图片文件格式能够有效降低数据存储成本、提升数据传输效率。本标准通过标准化的元数据描述机制，方便AI系统对图像内容和属性的理解与解析，为计算机视觉应用的快速发展提供底层格式支撑。六、标准编制单位及主要参与单位介绍本标准由全国信息技术标准化技术委员会（SAC/TC28）提出并归口，联合国内多家科研机构和优势企业共同起草制定。其中，华为技术有限公司作为核心起草单位之一，在标准制定过程中发挥了关键的支撑作用。华为技术有限公司是全球领先的信息与通信技术解决方案提供商，长期深耕音视频编解码技术的研发与标准化工作。在视频编解码领域，华为是国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC29（音频、图像、多媒体及超媒体信息编码分技术委员会）的重要成员，深度参与了H.265/HEVC、H.266/VVC等国际标准的制定工作，拥有大量核心专利。在此次国家标准制定过程中，华为技术团队牵头承担了图片文件格式的总体架构设计、编码数据组织方案制定和HDR/WCG元数据规范等关键技术工作。基于在自研芯片（如麒麟系列移动处理器）中集成自有编解码IP的丰富实践经验，华为在标准制定中贡献了众多来自真实芯片验证的工程化反馈和优化建议，确保标准技术方案在硬件实现中的可行性和高效性。其提出的面向移动设备的低功耗解码适配方案、面向云端图像处理的分块并行索引机制等技术方案被标准文本充分吸纳，显著增强了标准的产业适配能力。七、结论与展望GB/T33475.7-2024《信息技术高效多媒体编码第7部分：图片文件格式》的发布实施，是我国多媒体信息标准化建设的一项重要成果。该标准以高效的帧内编码技术为基础，制定了科学合理的图片文件封装格式，在压缩效率、并行处理能力、HDR支持、封装开销和可扩展性等关键技术指标上均达到了国际先进水平，实现了从技术研究到工程应用的全链条标准化覆盖。展望未来，随着我国在人工智能、超高清视频、云计算和物联网等领域的持续深入发展，高效图片编码技术的应用场景将进一步拓展。全国信息技术标准化技术委员会将继续跟踪国际标准化动态，持续推进该标准的宣贯推广和修订维护工作，适时开展与H.266/VVC（VersatileVideoCoding）中静态图像编码技术（StillImageCoding）的衔接研究，探索面向AI特征压缩、点云压缩等新型媒体类型的标准演进路径。同时，积极推动该标准在国际标准化组织中的对接与互认，提升中国标准的国际影响力，为全球多媒体信息产业的发展贡献中国智慧和中国方案。参考文献[1]全国信息技术标准化技术委员会.GB/T33475.7-2024信息技术高效多媒体编码第7部分：图片文件格式[S].北京：中国标准出版社,2024.[2]ISO/IEC.ISO/IEC23008-2:2020Informationtechnology—Highefficiencycodingandmediadeliveryinheterogeneousenvironments—Part2:Highefficiencyvideocoding[S].Geneva:ISO/IEC,2020.[3]ISO/IEC.ISO/IEC14496-12:2022Informationtechnology—Codingofaudio-visualobjects—Part12:ISObasemediafileformat[S].Geneva:ISO/IEC,2022.[4]