Design & Praxis, Bildbearbeitung

Bilddatenformat JPEG: Besser als sein Ruf

10.12.2019

Weiche Verläufe sind heikel wegen eines drohenden Tonwertabrisses, der bei JPEG-Daten eher entsteht als bei RAW-Originaldaten. Solche Abrisse sind jedoch auch immer mit der Rastertechnologie des Ausgabemediums verbunden.

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JPEG oder JPG ist das Bilddatenformat schlechthin, das alle Ausgabemedien «verstehen». Was steckt hinter der verlustbehafteten Kompression?

jpg_300 Gestandene Fotografen oder Bildverarbeiterinnen neigen dazu, bei der Erwähnung von JPEG (gesprochen Tscheipäg) die Nase leicht zu rümpfen. JPEG ist ein offenes Datenformat (wie PDF), das alle Betriebssysteme, Softwares oder Apps verarbeiten können. JPEG steht für Joint Photographic Experts Group. Früher konnte Windowsnur drei Buchstaben als Kürzel verwenden, deshalb existiert der Suffix JPG immer noch. Das gleiche Problem besteht bei TIFF und TIF oder bei HTML oder HTM.

JPEG ist eine Norm, die festlegt, wie Pixeldaten komprimiert werden. Salopp ausgedrückt, werden Ansammlungen von fast gleichen Pixeln zu einem «Einheitsklumpen» zusammengerechnet, was zu einer wesentlich kleineren Datei führt. Die Ränder an den Blöcken werden leicht unscharf dargestellt, was zu den unbeliebten Artefakten führen kann. JPEG ist also immer mit «Verlusten» behaftet, die je nach Einstellungen verschieden stark ausfallen können. Es gibt also bei den Kameraeinstellungen und auch in Photoshop verschiedene Kompressionsstufen.

JPEG unterstützt 8 Bit (16,7 Millionen Farben), nimmt Metadaten mit, unterstützt aber keine Transparenz. Im Gegensatz zu JPEG ist das Format PNG (Portable Network Graphics) verlustfrei und kann mit Transparenz umgehen.

Der Verlust, der mit JPG einhergeht, sollte immer im Zusammenhang mit dem Ausgabeformat betrachtet werden, alles andere ist Nonsens. Ein CMOS-Sensor liefert zum Beispiel eine Bilddatei von 20 Megapixel. Wenn diese Datei im Druck wie hier im Publisher zweispaltig mit 92 mm Breite und 300 ppi ausgegeben wird, wird die Datei auf rund 4% geschrumpft. Das heisst, die Bilddatei verliert mit oder ohne Kompression 96% aller im Ursprungsbild vorhandenen Pixel. Das ist schon einigermassen erstaunlich, dass die Druckqualität überhaupt etwas hergibt. Tut sie ganz entschieden.

Ein paar Artefakte in der Ursprungsdatei spielen in diesem Verkleinerungsprozess schlicht überhaupt keine Rolle – sie werden herausinterpoliert. Auf Webseiten, Tablets oder Handys werden Bilddaten gleichartige «Verluste » erfahren. Der Verlust geht dabei nicht auf die Kappe von JPEG, sondern ist dem Verkleinerungsmassstab geschuldet. Für Printmedien, Fotobücher, Fine-Art-Prints, Plakate und anderes wird weltweit das Format JPEG verwendet, und wohl noch niemand hat sich je darüber beklagt, es seien Verluste und Artefakte zu bemerken, sofern die Datei nicht übertrieben vergrössert wird. Man darf JPEG also getrost Vertrauen schenken und sich sogar über dessen Vorteile freuen.

jpg_kompression Wer andersherum eine kleine Datei als Originaldatei (zum Beispiel aus dem Internet) vergrössert, erhält daraus die denkbar schlechteste Qualität, weil Pixel zwar herausgerechnet werden können, umgekehrt es nicht möglich ist, Pixel bildgerecht einzusetzen. Die Artefakte oder Klumpenbildungen werden einfach so vergrössert und somit besser sichtbar.

Wer im Zusammenhang mit JPEG-Kompression das Wort verlustbehaftet ins Feld führt, muss immer auch sagen, wie weit Verluste wahrnehmbar oder nur theoretischer Natur sind. Im zweiten Fall können wir sie nämlich gänzlich ignorieren und die Diskussion Mathematikern überlassen.

Die sichtbaren Verluste sind vor allem als eine etwas nachlassende Schärfe festzustellen, an den harten Bildkanten wird dies durch eine künstliche Schärfung kompensiert. Flächige Bildteile sind von JPEG sowieso weniger tangiert, da dort auch in Photoshop einfach alle Pixel genau gleich aussehen. Eine monochrome Fläche sieht in Photoshop und JPEG genau gleich aus.

Dateigrösse
Eine Originaldatei, die mit einem Vollformatsensor in RAW auf die Karte aufgezeichnet wird, hat eine Dateigrösse von etwa 45 Megabye. In Photoshop geöffnet, ist die PSD-Datei dann etwa 260 Megabyte gross. Eine solche Datei zu stacken, mehrere Ebenen, Masken usw. anzulegen, zwingt Photoshop in die Knie. Sternspuren aufzuzeichen, die aus 50–100 Bildern bestehen, geht nicht mehr. Da kommt JPEG ins Spiel. Die gleiche Datei kann mit der grössten Kompressionsrate auf 1,1 MB Grösse heruntergerechnet werden. So sind ganze Bilderordner wesentlich platzsparender aufzubewahren oder gar per E-Mail zu versenden.

Noch etwas ausführlicher als PDF....