Analyse: Welches Format löst JPEG ab?
JPEG ist 30 Jahre alt und noch immer Standard: Vielversprechende Konkurrenten wie JPEG XR, HEIF oder WebP stehen in den Startlöchern. Doch, was taugen sie?
Schöne neue Bilderwelt! Grafikformate wie JPEG XR, HEIF oder FLIF machen unsere Bilder nicht nur kleiner, sie speichern auch Bildfolgen, Musik und sogar Tiefenkarten.
- Tilo Gockel
Grafikformate definieren zum einen die Art, wie Bilddaten gespeichert werden. Dazu gehören die Anzahl der Kanäle, die Farbtiefe, das Farbmodell und der Farbraum. Zum anderen beschreiben sie häufig ein Kompressionsverfahren. Bei den ersten digitalen Speicherformaten wie BMP oder PCX wurde hier die einfache, verlustfreie Lauflängenkodierung verwendet. Statt 50-mal blaue Pixel zu speichern, speichert man hier nur einmal den Farbwert ab und vermerkt dazu den Faktor 50. So kann man die Dateigröße zumindest bei Bildern mit viel Himmel wesentlich verkleinern.
Mit dem 1992 offiziell als Standard vorgestellten JPEG-Format der Joint Photographic Experts Group hielt dann aber ein wesentlich leistungsfähigeres Kompressionsverfahren Einzug, das über eine Transformation der Daten aus dem Bildraum in den Frequenzraum funktioniert. Hier können im tieffrequenten Bereich Farb- und Helligkeitsinformationen bearbeitet werden und im hochfrequenten Bereich feine Strukturen.
| Klassische Bildformate im Vergleich | |||||
| Dateiformat | BMP | GIF | PNG | TIFF | JPEG |
| Maximale Anzahl von Farben | 224 = 16 MioTrue-Color-fähig | 28 = 256 | PNG-24: 16 MioTrue-Color-fähig | 248True-Color-fähig | 224 = 16 MioTrue-Color-fähig |
| Mögliche Farbtiefen (Bits per Pixel, pro Farbkanal) | 1, 4, 8, 16, 24 oder 32 bpp | 8 bpp (1 Kanal mit indizierten Farben) | 8, 16 bpp | 8, 16 bpp | 8 bpp |
| Kompressionsverfahren | Wählbar: keines oder verlustfreie RLE | verlustfrei LZW (Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus) | Verlustfreies „Deflate“-Verfahren (Kombination aus LZ77 und Huffman-Kodierung) | Wählbar: keine, Pack-Bits, verlustfreie LZW oder JPEG | Verlustbehaftetes JPEG-Verfahren auf Basis der Kosinus-Transformation |
| Transparenz / Alphakanal | – | ja: eine Farbe lässt sich als „Transparenzfarbe“ festlegen | „Transparenzfarbe“ oder Alphakanal | Alphakanal, Photoshop-Pfade, Photoshop-Ebenen | – |
| Speichern von Bildfolgen | – | ja: animated GIF | – | ja, mehrere "Seiten" und auch Bildpyramiden sind möglich | – |
| Metadaten | – | Textkommentare sind möglich | Textkommentare und Farbkorrekturdaten sind möglich | Textkommentare, Farbkorrekturen, EXIF-Infos, IPTC-Infos | Textkommentare, EXIF-Infos, IPTC-Infos |
| Theoretisch mögliche maximale Pixelanzahl (B × H) | 2 × 109 × 2 × 109 | 64 × 103 × 64× 103 | 2 × 109 × 2 × 109 | Meist limitiert durch diemax. Dateigröße (4 GB) | 64 × 103 × 64× 103 |
| Anmerkungen | einfach zu implementieren; große Dateien | Verwendung für Banner, kleine Bilder und für Animationen | PNG sollte GIF ersetzen | Unterstützt auch das CMYK-Format für die Druckvorstufe; Basis für viele Raw-Formate, auch für Adobe DNG | Sehr kleine Dateien dank sehr effektiver Kompression; Kompression nur verlustbehaftet möglich |
Mit JPEG wurden erstmals auch hohe Kompressionsraten bei guter Bildqualität möglich, und so setzte sich das Format gegenüber den älteren Formaten wie GIF und PNG rasch durch. Ein weiterer Grund für den Erfolg war die frühe Verfügbarkeit einer freien Referenzimplementierung in der Form der quelloffenen, patent- und lizenzfreien Bibliothek libjpeg.
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