ISOIEC 23008-122025AMD22026 信息技术 异构环境中的高效率编码和媒体传送 第12部分图像文件格式 修改2低开销图像文件格式标准立项发展报告

信息技术异构环境中的高效率编码和媒体传送第12部分：图像文件格式修改2：低开销图像文件格式标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology-HighEfficiencyCodingandMediaDeliveryinHeterogeneousEnvironments-Part12:ImageFileFormat-Amendment2:Low-overheadImageFileFormat摘要随着超高清视频、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）及沉浸式媒体应用的迅猛发展，传统图像文件格式在编码效率、传输带宽和解析开销等方面面临严峻挑战。为满足异构网络环境下低延迟、高吞吐的媒体传送需求，国际标准化组织动态图像专家组（MPEG）持续推进高效率编码与媒体传送系列标准（ISO/IEC23008）的修订工作。本报告围绕ISO/IEC23008-12:2025/AMD2:2026《信息技术异构环境中的高效率编码和媒体传送第12部分：图像文件格式修改2：低开销图像文件格式》的立项背景、技术内容、修订过程与应用前景展开系统阐述。该修改件在既有ISO/IEC23008-12（HEIF，高效率图像文件格式）框架基础上，引入低开销图像文件格式（L-HEIF），通过精简文件层次结构、优化元数据管理策略和降低解析复杂度等方式，显著减少了文件封装开销和端侧解码负担。报告还详细介绍了参与修订工作的主要标准化组织及其技术贡献，并对该标准在未来物联网终端、实时通信、卫星遥感等领域的应用前景进行了展望。本报告旨在为标准使用者提供全面的技术解读和立项参考，推动我国相关产业对国际标准的采纳与适配。关键词：高效率图像文件格式；低开销；MPEG；ISO/IEC23008；图像编码；媒体传送；标准化Keywords:HighEfficiencyImageFileFormat(HEIF);Low-overhead;MPEG;ISO/IEC23008;Imagecoding;Mediadelivery;Standardization1.引言1.1立项背景随着多媒体技术向高分辨率、高帧率、高动态范围方向持续演进，图像数据的产生量呈指数级增长。从终端拍摄、云端处理到网络传输和用户呈现，图像文件格式作为连接各环节的关键技术纽带，其效率优劣直接影响整个媒体生态系统的性能表现。ISO/IEC23008（即MPEG-H系列标准）自发布以来，已建立了涵盖高效率视频编码（HEVC，即H.265）、高效率图像文件格式（HEIF）在内的完整技术体系。其中，ISO/IEC23008-12定义了基于HEVC编码的图像文件封装格式标准，被Apple、Google等主流生态广泛采纳。然而，随着应用场景的不断细分——从高端影视制作到低功耗物联网传感器节点——传统HEIF格式在某些特定场景下暴露出封装开销偏大、解析流程复杂等问题。特别是在低功耗嵌入式设备、窄带物联网（NB-IoT）通信链路以及大规模图像数据批处理的场景中，每一字节的额外开销、每一次冗余的元数据解析，都将被放大为显著的系统性能瓶颈。1.2修订必要性分析针对上述问题，MPEG在2024年启动了ISO/IEC23008-12第2号修改件的立项工作，旨在定义一种低开销图像文件格式（Low-overheadImageFileFormat,L-HEIF），在保持HEIF核心优势（支持HEVC等多编码格式、支持图像序列与派生图像等高级功能）的基础上，通过简化文件结构、压缩元数据、优化项（Item）定位机制等手段，实现对资源受限环境的良好适配。该项修订的必要性体现在以下几个方面：-存储与带宽效率：在物联网和边缘计算场景中，图像传感器的数据上传统动量巨大。L-HEIF通过去除冗余封装结构，可显著减少文件体积和网络传输字节数。-解析与解码速度：传统HEIF文件需要操作系统或应用层解析复杂的元数据层级关系。L-HEIF采用扁平化结构和预定义索引机制，大幅降低了解析所需的CPU周期和内存占用。-应用场景多样化：从卫星遥感图像回传、工业检测相机输出到可穿戴设备的图像存储，不同场景对文件格式的开销敏感程度差异显著，需要提供更细粒度的格式选项。-产业需求驱动：根据MPEG市场调研报告，已有超过30家成员单位明确表达了对低开销图像格式的技术需求，涉及消费电子、汽车电子、智能安防等众多垂直行业。1.3标准定位与适用范围ISO/IEC23008-12:2025/AMD2:2026是对ISO/IEC23008-12:2025的补充修改，属于国际标准修订项目。其适用范围涵盖需要低复杂度、低开销图像封装的各类应用，包括但不限于：物联网终端设备、视频监控前端、工业视觉检测系统、卫星遥感数据分发系统以及实时图像传输链路。该修改件保持与基础标准的完全兼容性，即在L-HEIF格式文件中，解码器仍可使用标准的HEIF解析流程进行解码读取。2.标准技术内容分析2.1与前期版本的技术差异ISO/IEC23008-12的原始版本（第一版发布于2017年）基于ISO基础媒体文件格式（ISOBMFF，ISO/IEC14496-12）构建，提供了一套面向高效率图像编码的封装方案。其技术支持从静态图像到图像序列、从单层编码到多层编码的丰富功能。然而，在面向物联网（IoT）或嵌入式场景的具体实施中，业界反映该格式存在以下不足：-文件结构中“ftyp”“meta”“mdat”等box的嵌套层级较深，解析所需遍历次数较多；-对于仅包含单一编码图像的最简单用例，仍需构建完整的box层级和元数据表项；-项目定位（Itemlocating）和属性引用（Propertyassociation）等信息使用全量4字节长度字段，在简单场景下存在空间浪费。2.2低开销图像文件格式的核心设计理念与关键技术改进L-HEIF的核心设计理念可以概括为“按需简化、默认免除、显式覆盖”：在保持标准框架一致性前提下，针对最简单的用例（单一静态图像）提供一条专门的“快速路径”，使得这些场景下的文件封装开销降到最低。该修改件采用以下关键技术手段实现低开销目标：-精简文件结构：L-HEIF允许在满足特定条件（如单文件单图像、无派生图像、无缩略图）时省略若干非必需box，直接通过精简的“低开销元数据”（low-overheadmetadata）描述图像的基本编解码信息。-优化元数据编码：引入更紧凑的属性描述表，将固定长度的字段替换为基于上下文的变长编码方式，对于默认值直接免除存储。-预定义项索引：对于单图像文件的常用场景，L-HEIF规定了默认项ID和默认属性关联规则，解析器无需查询完整的项信息表即可直接定位编码数据。-错误恢复增强：增加了轻量级完整性校验机制，在降低开销的同时保证数据传输的可靠性，避免因位错误导致整文件不可用。2.3该标准解决的关键技术问题从技术角度分析，L-HEIF重点解决了以下三类问题：1.封装开销问题：传统HEIF文件即使封装一张最简单的JPEG图像，文件头及相关元数据也需占据数百字节甚至数KB空间。对于频繁传输小尺寸图像的IoT设备而言，这一开销不可忽视。L-HEIF的单图像最小封装开销可控制在数十字节量级。2.解析复杂度问题：在资源极度受限的MCU（微控制单元）级别设备上，完整解析HEIF元数据结构的代码实现需要数十KB的Flash存储空间。L-HEIF通过简化解析流程，使代码足迹减少约60%以上。3.端到端延迟问题：在大规模实时图像采集系统中（如智能交通摄像头网络），图像封装格式的简洁性直接影响端到端延迟。L-HEIF的设计确保了采集端到显示端的最小延迟路径。2.4技术指标与性能预期根据MPEG核心实验（CoreExperiment）阶段公布的测试数据，在同等图像内容条件下：|比较维度|传统HEIF|L-HEIF(AMD2)|优化幅度||---------|---------|--------------|---------||最小封装开销（单图）|约450字节|约80字节|降低约82%||元数据解析时间（典型ARMCortex-M4处理器）|约1.2ms|约0.3ms|降低约75%||解析代码量（ROM占用）|约45KB|约17KB|降低约62%||文件总大小（1080pHEVC编码单图）|约120KB|约118.5KB|减小约1.3%|以上数据表明，L-HEIF在保持编码流主体不变的前提下，显著优化了封装层效率，为资源受限设备的图像处理和传输提供了更优的技术选择。2.5兼容性分析与实施考量L-HEIF在设计上保证了前向兼容与后向兼容的统一。一方面，符合AMD2要求的L-HEIF文件仍可被认为是一个有效的HEIF文件，既有HEIF解码器可以在不识别“低开销”标识的情况下，通过标准解析流程读取其中的图像数据。另一方面，新的低开销解码器也完全支持对传统HEIF文件的解析。这种双向兼容策略有效降低了产业链各环节的技术升级风险。值得注意的是，L-HEIF文件在创建时需要在文件级“brands”字段中新增一个品牌标识符（如“lhef”），以告知解析器该文件采用了低开销封装方案。对于不支持该品牌的旧版解码器，可回退至标准HEIF解析流程，不会导致解码失败。这一机制确保了标准演进过程中的平滑过渡。3.标准修订过程与参与单位3.1工作时间线与阶段成果本修改件的修订工作严格遵循ISO/IECJTC1/SC29（编码音频、图像、多媒体和超媒体信息分技术委员会）的标准制定程序。主要时间节点如下：-2024年4月（第142次MPEG会议，四川成都）：收到低开销图像文件格式的技术提案，经审议后批准设立探索实验（ExplorationExperiment）；-2024年10月（第144次MPEG会议）：核心实验阶段结束，确定L-HEIF的关键技术框架，决定启动正式修订流程；-2025年1月（第145次MPEG会议）：完成委员会草案（CD，CommitteeDraft）的编制工作，面向各国家成员体征集意见；-2025年7月（第147次MPEG会议）：处理各国反馈意见，形成国际标准草案（DIS，DraftInternationalStandard）；-2026年3月：国际标准最终草案（FDIS）投票通过，进入出版准备阶段；-2026年6月12日：作为ISO/IEC23008-12:2025/AMD2:2026正式出版发布。3.2参与起草的主要单位本修改件在制定过程中汇聚了来自全球多个国家和地区的技术专家力量。主要起草单位涵盖国际知名通信企业、消费电子制造商、半导体厂商及科研机构，充分体现了标准制定的国际化协作精神。主要参与单位及技术方向：|国家/地区|单位名称|主要技术贡献方向||----------|---------|----------------||中国|华为技术有限公司|低开销元数据编码方案、IoT场景需求分析||中国|北京航空航天大学|解析复杂度模型建立、嵌入式平台验证||美国|QualcommIncorporated|移动端低功耗解码实施建议、DASH集成方案||美国|AppleInc.|与现有HEIF生态的兼容性方案设计||芬兰|NokiaTechnologies|网络传输与错误恢复机制设计||日本|SonyCorporation|工业相机应用场景需求输入||韩国|SamsungElectronics|编译码器协同设计方案||德国|FraunhoferHHI|HEVC编码器参数优化建议||法国|ATEME|广播分发应用的适配方案|重点发起方介绍——华为技术有限公司：作为本次修订工作的主要发起单位之一，华为技术有限公司于2024年4月成都MPEG会议上率先提交了面向物联网场景的低开销图像文件格式技术提案。华为基于其在端侧芯片、通信协议和云计算基础设施的技术积累，提出了基于“精简box链+上下文相关字段压缩”的L-HEIF基线方案。该方案在后续核心实验阶段被采纳为参考模型的核心组成部分。华为方面表示，预计2027年下半年在其部分IoT芯片解决方案中实现对L-HEIF的原生硬件支持。这一技术路线的推进，将有助于降低端侧设备的CPU和内存开销，提升海量图像数据的采集与传输效率。4.修订的企事业单位或标委会介绍4.1国际电工委员会（IEC）IEC（InternationalElectrotechnicalCommission，国际电工委员会）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是制定和发布国际电工电子标准的全球性standardization组织。IEC与ISO（国际标准化组织）在信息技术领域设有联合技术委员会JTC1（JointTechnicalCommittee1），负责信息系统、多媒体、编码技术等领域的标准制定工作。ISO/IECJTC1下设SC29分技术委员会，全称为“编码音频、图像、多媒体和超媒体信息分技术委员会”（Codingofaudio,picture,multimediaandhypermediainformation），其秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担。SC29直接负责MPEG系列标准的制定与维护，其工作范围涵盖音频编码（如AAC、MP3）、图像编码（如JPEG系列）、视频编码（如MPEG-2、MPEG-4AVC、HEVC、VVC）以及文件封装格式（如MP4、HEIF）等。在ISO/IEC23008-12:2025/AMD2:2026的修订过程中，SC29负责统筹各国家成员体的意见征集、工作组会议组织、技术内容审核和投票程序管理等全部关键环节。SC29/WG3（图像编码工作组）和WG7（媒体文件格式工作组）为L-HEIF的技术方案提供了重要的审查与协调支持，确保了修改件与系列标准中其他部分（如系统层、传输层标准）的良好衔接。4.2主要参与企事业单位——华为技术有限公司华为技术有限公司作为全球领先的信息与通信技术（ICT）解决方案提供商，在多媒体编解码、网络传输和终端设备领域拥有深厚的技术积累。在L-HEIF标准的制定过程中，华为依托其2012实验室中央媒体技术院和2012实验室香农实验室的科研力量，发挥了关键的推动和引领作用。在标准贡献方面，华为提出的“compactmeta”框架被采纳为L-HEIF的核心元数据组织方式。同时，通过评估L-HEIF在无线网络环境中的图像传输性能——其测试结果显示在NB-IoT网络中使用L-HEIF格式可使单张图像的端到端传输时延降低约18%——华为有力推动了该方案在SC29内部获得广泛共识。此外，华为还在标准的制定过程中，贡献了多份关于L-HEIF错误弹性和简化文件格式级别的技术文稿。截至该标准发布时，依托标准核心专利族，华为计划逐步建立完整的物联网图像采集端到端解决方案。搭载L-HEIF支持的HiSilicon芯片方案预计于2027年底推出，并计划使其同时兼容主流云平台环境。5.标准实施与市场应用分析5.1应用领域与典型场景ISO/IEC23008-12:2025/AMD2:2026发布后，预计将在以下领域得到快速应用和推广：（1）物联网与智能感知智慧农业中的田间图像传感器、工业现场的设备状态监测相机、智能楼宇中的人体感应摄像头等场景中，设备通常采用电池供电并依赖低带宽网络（如NB-IoT、LoRa）。L-HEIF的低开销特性可显著减少上行传输数据量，延长设备续航时间。（2）智能安防与边缘计算视频监控前端设备在白天高频次抓拍静态图像用于AI分析（如车牌识别、人脸抓拍）。L-HEIF可在保持图像质量的前提下降低图像存储占用，使边缘节点在有限存储空间内保留更长时间的历史图像数据。（3）车联网与自动驾驶车载摄像头捕获的图像需要实时上传至车辆计算平台或路侧单元（RSU）。在C-V2X（蜂窝车联网）通信链路中，L-HEIF的低延迟封��特性有助于缩短图像传输