什么是 HEIC/HEIF 格式

HEIC（High-Efficiency Image Container）和 HEIF（High-Efficiency Image Format）是一种基于 HEVC（High-Efficiency Video Coding，即 H.265）压缩算法的图片格式。与传统的 JPEG 相比，HEIC/HEIF 可以在相同质量下将图片大小减少 50% 以上，这对于存储和传输大量图片的场景来说具有重要意义。

HEIC 最早由苹果公司在 iOS 11 和 macOS High Sierra 中引入，逐渐成为高效图片存储的标准格式。如今，越来越多的设备和平台也开始支持 HEIC/HEIF 格式。

HEIC/HEIF 与其他格式的对比

与常见的 JPEG、PNG 等格式相比，HEIC/HEIF 在图片压缩方面具有明显优势：

1. 更高的压缩效率：HEIC/HEIF 使用更先进的 HEVC 编码技术，能够在保持高画质的同时，极大地减少文件体积。
2. 支持更多功能：HEIC/HEIF 支持图像透明度、多图像存储（如动态图片、连拍照片）、更广的色域和更高的色深。这意味着在保证图片质量的前提下，它还能保存更多的信息，如照片的元数据、编辑历史等。
3. 无损编辑：HEIC/HEIF 支持存储编辑信息，如裁剪、旋转、滤镜效果等，可以进行无损编辑，保留原始图像的细节。

将图片转换为 HEIC 格式

Swift 并未直接提供将 JPEG/PNG 等传统格式图片转换为 HEIC 格式的 API，因此我们需要手动创建一个函数来实现这个需求。

创建自定义函数实现格式转换

可以使用 UIImage 的 jpegData 方法与 ImageIO 框架配合，实现图片格式的转换：

import UIKit
import ImageIO
import MobileCoreServices

func convertImageToHEIC(image: UIImage) -> Data? {
    let imageData = NSMutableData()
    guard let imageDestination = CGImageDestinationCreateWithData(imageData, AVFileType.heic as CFString, 1, nil),
          let cgImage = image.cgImage else {
        return nil
    }

    let options: [CFString: Any] = [
        kCGImageDestinationLossyCompressionQuality: 0.7 // 压缩质量，0.0-1.0
    ]

    CGImageDestinationAddImage(imageDestination, cgImage, options as CFDictionary)

    guard CGImageDestinationFinalize(imageDestination) else {
        return nil
    }

    return imageData as Data
}

在这段代码中我们做了以下工作：

1. UIImage 被转换为 HEIC 格式的数据。kCGImageDestinationLossyCompressionQuality 用于控制压缩质量，范围在 0.0 到 1.0 之间，数值越高表示质量越好但文件越大。
2. 使用 CGImageDestinationCreateWithData 方法创建一个用于保存 HEIC 图片的目标，传入 AVFileType.heic 指定保存格式。
3. 调用 CGImageDestinationFinalize 来完成压缩并返回最终的 HEIC 数据。

convertImageToHEIC() 函数可以用于任何UIImage 类型的图片，将其转换为 HEIC 格式的数据，并返回一个 Data? 类型。如果转换成功，函数会返回转换后的 HEIC 数据；如果转换失败，则返回 nil。

在图片保存中使用 HEIC 格式

我们可以在存储或传输图片时，使用更加高效的 HEIC 格式。

以下是一个完整的示例，包括从现有的 UIImage 转换为 HEIC 格式，并将其保存到文件系统中：

import UIKit

func saveImageAsHEIC(image: UIImage, fileName: String) -> Bool {
    guard let heicData = convertImageToHEIC(image: image) else {
        print("Failed to convert image to HEIC.")
        return false
    }
    
    let fileManager = FileManager.default
    guard let documentsDirectory = fileManager.urls(for: .documentDirectory, in: .userDomainMask).first else {
        print("Could not access document directory.")
        return false
    }
    
    let fileURL = documentsDirectory.appendingPathComponent("\(fileName).heic")
    
    do {
        try heicData.write(to: fileURL)
        print("HEIC image saved at: \(fileURL)")
        return true
    } catch {
        print("Failed to save HEIC image: \(error)")
        return false
    }
}

在这个示例中，我们调用了 convertImageToHEIC 来将图片转换为 HEIC 格式，并将生成的 HEIC 数据保存到应用的文档目录中。要调用这个方法，只需要传入要转换的 UIImage 和文件名，例如：

if let image = UIImage(named: "exampleImage") {
    saveImageAsHEIC(image: image, fileName: "compressedImage")
}

在网络传输中使用 HEIC 格式

你也可以在使用 convertImageToHEIC 函数后，直接将转换后的数据用于网络请求：

func uploadImageAsHEIC(image: UIImage, url: URL) {
    guard let heicData = convertImageToHEIC(image: image) else {
        print("Failed to convert image to HEIC.")
        return
    }

    var request = URLRequest(url: url)
    request.httpMethod = "POST"
    request.setValue("image/heic", forHTTPHeaderField: "Content-Type")

    let task = URLSession.shared.uploadTask(with: request, from: heicData) { data, response, error in
        if let error = error {
            print("Upload failed: \(error)")
        } else {
            print("Upload successful!")
        }
    }

    task.resume()
}

在这个示例中，我们使用 convertImageToHEIC 将图片转换为 HEIC 格式的数据，并将该数据用于网络上传。这样可以极大地减少上传数据的大小，提高网络传输的效率。

调用此方法时，只需要提供要上传的 UIImage 和服务器的 URL：

if let image = UIImage(named: "exampleImage") {
    let uploadURL = URL(string: "https://example.com/upload")!
    uploadImageAsHEIC(image: image, url: uploadURL)
}

在 SwiftData 中存储 HEIC 格式图片

如果使用 SwiftData 来实现数据的持久化，可以有两种实现方式：

• 每次存储数据时，先将图片转为 HEIC，然后再存储到 SwiftData 数据结构中。
• 在 SwiftData 中实现，每次存储图片时自动转为 HEIC 格式进行存储。这种方式显然更加简单。

在存储时自动转换图片格式

具体来说，我们可以在 SwiftData 的模型中，通过自定义的属性观察器（didSet）来实现自动将图片数据转换为 HEIC 格式。

在下面的示例中，我们将创建一个 PhotoEntity，在每次设置图片时自动将其转换为 HEIC 格式进行存储。

import SwiftData
import UIKit
import ImageIO
import MobileCoreServices

@Model
class PhotoEntity: Identifiable {
    @Attribute(.unique) var id: String
    
    // 公开 originalImage，用于外部访问和展示
    var originalImage: UIImage? {
        didSet {
            heicImageData = originalImage.flatMap { convertImageToHEIC(image: $0) }
        }
    }
    
    // 用于存储 HEIC 数据，设置为 private
    @Attribute private var heicImageData: Data?
    
    init(id: String = UUID().uuidString, image: UIImage?) {
        self.id = id
        self.originalImage = image
        self.heicImageData = image.flatMap { convertImageToHEIC(image: $0) }
    }
    
    // 提供外部设置图片的方法
    func setImage(_ image: UIImage) {
        self.originalImage = image
    }
    
    // HEIC 转换函数
    private func convertImageToHEIC(image: UIImage) -> Data? {
        let imageData = NSMutableData()
        guard let imageDestination = CGImageDestinationCreateWithData(imageData, AVFileType.heic as CFString, 1, nil),
              let cgImage = image.cgImage else {
            return nil
        }

        let options: [CFString: Any] = [
            kCGImageDestinationLossyCompressionQuality: 0.8  // 压缩质量，0.0-1.0
        ]

        CGImageDestinationAddImage(imageDestination, cgImage, options as CFDictionary)

        guard CGImageDestinationFinalize(imageDestination) else {
            return nil
        }

        return imageData as Data
    }
}

在上述数据结构中，我们创建了两个变量 originalImage 和 heicImageData：

• originalImage 是一个 UIImage 类型的变量，方便外部接口来访问图片。它是一个计算属性，并不存储实际的数据。
  • 当它被设置时，将图片转换为 HEIC 格式，并最终存储到 heicImageData 中。
  • 当它被读取时，返回对应 heicImageData 中存储的值。
• heicImageData 是用于存储最终 HEIC 格式图片数据的变量，供 SwiftData 持久化保存。它是 private 属性，不提供对外的直接访问。

向 SwiftData 中存储与读取图片数据

要向 SwiftData 中存储图片，可以这样使用：

import SwiftData

let photoEntity = PhotoEntity(image: UIImage(named: "exampleImage")) // 通过初始化时设置图片

do {
    try SwiftData.save(photoEntity) // 保存 photoEntity，其中包含 HEIC 格式的图片数据
} catch {
    print("Failed to save photo entity: \(error)")
}

从 SwiftData 中读取图片数据，可以直接使用 SwiftUI 提供的 Image 组件：

import SwiftUI

struct PhotoView: View {
    var photoEntity: PhotoEntity

    var body: some View {
        if let image = photoEntity.originalImage {
            Image(uiImage: image)
                .resizable()
                .scaledToFit()
        } else {
            Text("No Image Available")
        }
    }
}

通过将图片转换为 HEIC 格式，并使用 SwiftData 存储 HEIC 图片数据，可以显著减少图片的存储空间，提升应用的性能。在 Swift 开发中，HEIC 提供了更高效的图片存储和传输方式，为优化存储空间和提高图片质量提供了有力支持。