Bildformate

Bücher zum Thema:

http://www.archmatic.com/glossar/z_bildformate.htm

Animated GIF (Animierte GIF-Dateien)
Bitmap
Color Lookup Table (CLUT)
Graphics Interchange Format (GIF)
indizierte Farben
joint photografic expert group (JPEG / JPG)
Multiple Image Network Graphics (MNG)
optimierte Farbpalette
Precision Graphics Markup Language (PGML)
portable network graphic format (PNG)
progressive JPEG
Wavelet Image (WI)

siehe auch (auf anderen Glossar-Seiten):

Kompressions-Artefakte

siehe auch Beitrag im AEC-WEB (nur mit einer Online-Verbindung):

über Bildformate, Farbtiefe, Farbreduzierung

 
Animated GIF (Animierte GIF-Dateien)

Das Datenformat für animierte Grafiken (siehe auch MNG). Es verwendet mehrere GIF-Bilder, welche in mehr oder weniger rascher Reihenfolge angezeigt werden und damit den Eindruck eines Filmes vermitteln. Mit entsprechenden Programmen wie "GIF Animator" (von Ulead) oder "GIF Construction Set" (Shareware von Alchemy Mindworks) lassen sich animierte GIF-Dateien leicht selbst erzeugen. Oder man nutz das INTERNET zur Recherche:

• Zampano's GIF Animationen im WWW: Galerie, Toolbox

Bitmap

Bild oder Grafik auf der Basis von Bits. Im allgemeinen sind mit Bitmaps Rastergrafiken gemeint, bei denen das Bild in unabhängig voneinander kontrollierbare Einzelpunkte aufgelöst wird. Die Höhe der Auflösung ergibt sich aus der Anzahl der Einzelpunkte innerhalb einer festgelegten Fläche. Die andere Variante der Bildspeicherung sind vektororientierte Grafiken oder Bilder, bei denen nicht einzelne Punkte, sondern mathematische Beschreibungen von allen im Bild vorkommenden geometrischen Figuren gespeichert werden.
 

Color Lookup Table (CLUT)

Tabelle, in der alle Farben einer indizierten Bilddateien abgelegt sind und die sich im Header der jeweiligen Bilddatei befindet. Dieses gilt vorrangig für Bilder mit einer geringen Farbtiefe (256 Farben oder weniger).
Der Einsatz einer Color Lookup Table (CLUT) macht Bilddateien kleiner, weil nicht für jeden Bildpunkt explizit die RGB-Werte abgespeichert werden müssen. Statt dessen werden alle verwendeten Farben nur einmal mit ihren RGB-Werten in der CLUT definiert, und von den Bildpunkten wird nur noch auf die CLUT verwiesen. In Verbindung mit einer optimierten Farbtabelle ein sehr effizientes Verfahren.

GIF

Abkürzung für "Graphics Interchange Format" - Grafik-Austausch-Format. Neben JPEG ist GIF das wichtigste Format, um Bilder WWW-gerecht zu speichern. Aktuelle Web-Browser können beide Bildformate verarbeiten.

GIF-Bilder können maximal 256 verschiedene Farben enthalten, die innerhalb der GIF-Datei in der CLUT definiert werden. GIF eigenet sich deshalb vor allem für Grafiken, Logos oder Schriftzüge. (JPEG kann dagegen   True Color und eignet sich deshalb besser für Fotos!)
 

alle Bilder (Visualisierungen)
stammen von AnyMotion

• Sie können Text im ASCII-Code enthalten - z.B. für Copyright-Informationen
• Sie können im sogenannte Interlaced-Format abgespeichert werden, bei dem ein stufenweiser Aufbau des Bildes erfolgt - siehe Interlacing (auch 87a).
• Es können transparente Bildteile definiert werden, damit der Hintergrund durchscheint (siehe Transparenz)
• Mit animierten GIFs sind kleine Animationen möglich.
• Hardware- und Plattform-Unabhängigkeit.
• starke, verlustfreie Komprimierung von Bildern mit weniger als 256 Farben.

GIF-Kompression mit Farb-Reduktion auf 256 Farben
zum Vergleich: Bild ohne Kompression (im PNG-Format):

indizierte Bilder

Bilder mit 256 Farben (oder weniger) nennt man indiziert. Sie sind mit einer Farbpalette verbunden, die Color Lookup Table (CLUT) heißt
 

JPEG / JPG

Abkürzung für "joint photografic expert group" •  Kommission, die das Verfahren zum platzsparenden Komprimieren und Speichern von Bild- und Videodaten festlegt.
Das Bildformat bietet ähnliche Merkmale wie GIF-Bilder, kann aber bis zu 16,7 Mio. Farben darstellen und unterliegt keinen Copyright-Merkmalen. Die JPEG-Kompression beschränkt sich nicht auf das Packen von Daten nach den üblichen Algorithmen, sondern beinhaltet raffinierte Verfahren, die selektiv einzelne Bildinformationen löschen, was bei sehr hohen Kompressionen zu störenden, "klötzchenbildenden" Artefakten führt. Die Kompressionsrate ist in der Regel einstellbar.
 

MNG

Abkürzung für "Multiple Image Network Graphics" • MNG ergänzt die PNG-Familie um bewegte Bilder (siehe auch animierten GIFs). Dieses sieht zumindest eine Empfehlung des W3C vor. Auch MNG stammt von den PNG-Entwicklern. MNG unterstützt unter anderem

• Loops (Wiederholungen mit Schleifen) und
• Frames mit diversen Optionen. Damit lassen sich etwa Übergänge von einem Bild zum nächsten steuern.
• MNG kann Bilder beschreiben, die sich aus mehreren PNG-Bildern zusammensetzen, etwa ein Bild für den Hintergrund, andere als animierte Logos. Eine Gruppe von Bildern ist im Draw Mode zunächst unsichtbar und kommt dann zu einem bestimmten Zeitpunkt zum Vorschein.

Eine verlustfreie Konvertierung von GlF-Dateien, die sich aus mehreren Einzelbildern zusammensetzen, ist in MNG ebenso vorgesehen wie eine Datenreduzierung durch den Abgleich der einzelnen Frames auf identische Bilddaten. Sogenannte Restart-Punkte sollen zudem dafür sorgen, daß nicht die gesamte Animation bei Datenverlusten oder Beschädigungen der Datei verloren geht.

optimierte Farbpalette

Beitrag zum Thema "Farbreduzierung" eines Vollfarbenbild mit 16,7 Mio. Farben auf 256 Farben • Wenn mit einer optimierten Farbpalette gearbeitet wird, werden die maximal 256 verfügbaren "Farbtöpfe" jeweils optimal auf die jeweilige Bilddatei abgemischt. Wenn also in der Originaldatei violett unterrepäsentiert ist, oder gar nicht vorhanden, dann werden die entsprechenden violett orientierten "Farbtöpfe" auf die anderen Farben verteilt. In Bildern von Landschaftsgärtnern gibt es demzufolge dann vielleicht 190 Grüntöne und der betonvernarrte Architekt erhält Bilder mit vielleicht 200 Grauabstufungen.
 

PGML

Abkürzung für "Precision Graphics Markup Language" • Adobe Systems hat dem World Wide Web Consortium (W3C) einen neuen Standard für Vektorgrafiken unterbreitet (April 1998), mit dem die Erstellung und Verwendung von Bildmaterial im World Wide Web erleichtert werden soll.

Der auf der Programmiersprache XML 1.0 (EXtensible Markup Language) aufbauende Noch-Nicht-Standard PGML, soll die Bitmap-Formate JPEG, PNG und GIF ablösen. Zweck der Precision Graphics Markup Language ist die Optimierung von Qualität und Handhabung von Vektorgrafiken im Web. PGML ist eine 2D-Grafiksprache und ermöglicht die Kontrolle von Layout, Schriften, Farben und Ausgabe. Damit kann die grafische Qualität von Web-Angeboten entscheidend verbessert werden. An der Entwicklung arbeitete Adobe Systems in Kooperation mit IBM, Netscape und Sun.

Vektorgrafiken haben gegenüber Pixelformaten wie GIF, PNG oder JPEG eine Reihe von Vorteilen. Sie sind skalierbar, schneller vom Web herunterzuladen und in besserer Qualität zu drucken. Die Unterstützung von Vektorgrafiken im World Wide Web als Standardmerkmal wurde seit langem gefordert.

Das W3C begrüßt den Adobe-Vorschlag vor allem, weil er auf dem designierten HTML-Nachfolger XML basiert. Vermutlich wird sich eine neu zu bildende Arbeitsgruppe mit der Prüfung des Standards beschäftigen. IBM, Sun und Netscape wollen die Entwicklung des Standards fördern.

• www.w3.org/submission/
• www.w3.org/Press/1998/XML10-REC
• www.w3.org/TR/1998/NOTE-PGML
• weitere Web-gerechte Vektorformate: SVG, SVF, VML, DWF, VRML, O2C

PNG

Abkürzung für "portable network graphic format" (sprich: ping). Das vom World Wide Web Consortium (W3C) entwickelte und als Standard verabschiedete Format ist lizenzfrei und soll GIF- und JPEG-Bilder ablösen - komprimierend und ohne Qualitätseinbußen:

TGA-Datei (TrueColor) - 88 KB, PNG-Datei (True-Color, oben) - 66 KB,
JPG-Datei (TrueColor mit Verlusten) - 18 KB, PNG-Datei (mit nur 256 Farben, rechts) - 24 KB (siehe Blauverlauf im Himmel!), GIF-Datei (256 Farben) - 21 KB

Der Startschuß für PNG fiel Ende 1994, als die Firma Unisys Lizenzgebühren für das GIF-Format bzw. die verwendete LZW-Komprimierung verlangte - und erhielt. Doch die zu erwartenden Kosten schreckten viele Software-Hersteller auf. Gebühren für das gebräuchlichste Pixelgrafikformat im WWW lassen sich zudem nicht zwingend mit dem Internet-Gedanken vereinbaren. Bereits am 1. Mai 1995 kündigte daher ein Zusammenschluß aus Software-Entwicklern, Publizisten und technischen Autoren PNG als ein echte Alternative an. Es sollte alle Eigenschaften des GIF-Formates aufweisen (siehe GIF). Darüber hinaus bietet PNG folgende zusätzliche  Eigenschaften:

• größere Farbtreue durch TrueColor mit bis zu 48 Bit pro Pixel
• Unterstützung indizierter Farb- und Graustufen-Bilder.
• Alpha-Kanal zur Realisierung abgestufter Transparenzeffekte oder für Auswahlbereiche, die später als Masken verwendet werden.
• Integritäts-Check, der erkennt, ob ein Übertragungsfehler vorliegt
• Möglichkeit von automatischen Gamma-Korrekturen, um Helligkeitsschwankungen auf unterschiedlichen Plattformen auszugleichen (können nicht auf Alpha-Kanäle angewendet werden.)

PNG bietet eine sehr gute Darstellungsqualität, und nicht zuletzt besticht PNG durch eine verhältnismäßig starke, verlustfreie Komprimierung (siehe Fazit). Viele Bildverarbeitungsprogramme können inzwischen Bilder im PNG-Format abspeichern. Im INTERNET wird PNG beispielsweise vom Navigator (ab 4.04) und dem Internet Explorer (ebenfalls ab 4.0) unterstützt - aber eben erst ab diesen verhältnismäßig jungen Versionen. Kein Wunder also, wenn das PNG-Format (noch) ein Mauerblümchen-Dasein fristet.
 

Ausschnitts- vergrößerung (vergleiche auch mit GIF und  JPEG / Kompressions-Artefakte)

Das universell verwendbare, abgabenfreie PNG-Format würde jedoch gerade im Internet Sinn machen. So soll PNG auch die Nachfolge von CompuServes Graphics Interchange Format (GIF) antreten. GIF hält sich aber tapfer als gebräuchliches Format für indizierte Farbbilder in HTML-Dokumenten im World Wide Web, und wenn eine größere Farbtreue benötigt wird, bleibt in der Regel das JPEG-Format im Einsatz. Die Komprimierung ist jedoch hier nicht verlustfrei und transparente Bereiche sind nicht möglich.

Die Spezifikation des PNG-Formats sieht fünf grundlegende Filtertypen vor:

• "None" erzeugt die größten Dateien. Dieses Filter überträgt die Bildzeile ohne Änderung.
• "Sub" überträgt den Unterschied zwischen jedem Byte und den Wert des entsprechenden Bytes des vorangegangenen Pixels. ähnlich arbeitet
• "Up" berechnet den Wert mit dem darüberliegenden Pixel statt mit dem Pixel davor
• "Average" (oder "Standard") berechnet den Unterschied aus dem vorangegangenen und dem darüberliegenden Bildpunkt.
• "Paeth" prüft erst, welcher der drei benachbarten Pixel (oben links, links und oben) dem Wert des aktuellen Bildpunkt am nächsten kommt und wählt ihn dann für die Berechnung des neuen Pixelwerts.

Die PNG-Filtertypen sind wie das gesamte Format genau spezifiziert, und es scheinen sich alle Hersteller daran halten. Somit entfallen die lästigen Austausch-Probleme wie beispielsweise bei den unterschiedlichen TIFF-Varianten. Völlig unproblematisch ist der Einsatz von PNG also für eine Reihe von Einsatzgebieten außerhalb des Web - z.B., um RGB-Bilder zwischenzuspeichern.

Fazit: Die größte Datenverdichtung laßt sich nach wie vor mit JPEG erreichen, doch kommt es dabei je nach Motiv und Qualitätslevel zu teilweise deutlichen Verlusten. PNG komprimiert nicht immer besser als LZW. Der Grad der Komprimierung im PNG-Format hängt stark davon ab, welcher Filtertyp verwendet wurde: die Größe eines Bildes kann um 20% variieren.

PNG im INTERNET:

• "PNG-Homepage": www.cdrom.com/pub/png
• W3C PNG: www.w3.org/graphics/png

progressive JPEG

Trotz der guten Komprimierung, die sich mit JPEG erzielen läßt, kommt es bei der Übertragung von Bildern auf Web-Seiten für den Betrachter zu einer unangenehmen Wartezeit, bis ein Bild vollständig aufgebaut ist. Hinzu kommt ein linear von oben nach unten verlaufender Bildaufbau im Browser, so daß zunächst ein großer Teil der Grafik zu übertragen ist, bevor der Betrachter den Inhalt einzuschätzen vermag.

Eine Alternative bieten Bilder, die im Format Progressive JPEG vorliegen: hierbei wird das Bild zunächst mit einer sehr niedrigen Auflösung übertragen. Anschließend erfolgt eine Verfeinerung der Bilddaten, bis die Grafik in der gewohnten Qualität vorliegt.Der wesentliche Vorteil - ähnlich wie bei Interlaced GIF - besteht darin, daß der Anwender sich bereits während der Übertragung das Bild ansehen und die Übertragung unter Umständen abbrechen kann. Zum Speichern von Bildern mit einer Progressive-JPEG-Komprimierung lassen sich bereits heute die meisten gängigen Grafikprogramme, wie Paintshop Pro, verwenden. Auch die aktuellen Browser unterstützen das Format, so daß eigentlich nichts gegen den Einsatz spricht.

WI

Abkürzung für "Wavelet Image" • Das amerikanische Unternehmen Summus Technologie hat 1998/99 ein digitales Bildkompressions-Verfahren entwickelt, mit dem sich die Ladezeit für ein Bild aus dem Web um den Faktor 3 beschleunigen lassen soll - unabhängig davon, welchen Internet-Anschluß der Anwender verwendet. Ein Bild im WI-Format soll dreimal weniger Speicherplatz als ein Bild im JPEG-Format benötigen. Laut Leonard Mygatt, Cheftechnologe bei Summus, sind WI-Bilder für Microsofts Internet Explorer kein Problem. Bei Netscape-Anwendern gestalte sich die Sache etwas komplizierter: "Sie müssen zuvor ein Plug-in herunterladen, das es aber auf der Summus-Site kostenlos gibt."
 

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