Bildkompression (Image Compression)
Was ist Bildkomprimierung?
Die Bildkomprimierung ist ein Verfahren, das auf eine Grafikdatei angewendet wird, um ihre Größe in Bytes zu minimieren, ohne die Bildqualität unter einen akzeptablen Schwellenwert zu verschlechtern. Durch die Verringerung der Dateigröße können mehr Bilder auf einer bestimmten Menge an Festplatten- oder Speicherplatz gespeichert werden. Das Bild benötigt auch weniger Bandbreite, wenn es über das Internet übertragen oder von einer Webseite heruntergeladen wird, wodurch die Überlastung des Netzes verringert und die Bereitstellung von Inhalten beschleunigt wird.
Welche zwei Arten der Bildkomprimierung gibt es?
Die zur Komprimierung von Bilddateien verwendeten Methoden lassen sich in zwei Kategorien einteilen: verlustbehaftet und verlustfrei. Bei der verlustbehafteten Komprimierung wird die Größe einer Bilddatei verringert, indem weniger wichtige Informationen, insbesondere redundante Daten, dauerhaft entfernt werden. Die verlustbehaftete Komprimierung kann die Dateigröße erheblich reduzieren, aber auch die Bildqualität bis hin zur Verzerrung beeinträchtigen, insbesondere wenn das Bild zu stark komprimiert ist. Bei sorgfältiger Komprimierung kann die Qualität jedoch beibehalten werden.
Eine der Herausforderungen bei der verlustbehafteten Komprimierung ist, dass sie nicht umkehrbar ist. Wenn sie einmal auf ein Bild angewendet wurde, kann der ursprüngliche Zustand nie wiederhergestellt werden. Wird die verlustbehaftete Komprimierung wiederholt auf dasselbe Bild angewandt, wird es zunehmend verzerrt. Dennoch hat sich die verlustbehaftete Komprimierung als wertvolle Strategie für das Web erwiesen, wo eine mäßige Bildverschlechterung oft toleriert werden kann.
Das bekannteste Beispiel für verlustbehaftete Komprimierung ist JPEG, ein Bildkomprimierungsformat, das im Internet und in der Digitalfotografie weit verbreitet ist. Dieses weithin anerkannte Format wird von zahlreichen Tools und Anwendungen unterstützt. Außerdem kann die Komprimierung in verschiedenen Stufen erfolgen, so dass die JPEG-Komprimierung ein optimales Gleichgewicht zwischen Dateigröße und Qualität bietet.
Der andere Ansatz zur Bildkomprimierung wird als verlustfrei bezeichnet. Diese Methode wendet die Komprimierung an, ohne kritische Daten zu entfernen oder die Bildqualität zu verringern, und führt zu einem komprimierten Bild, das ohne Verschlechterung oder Verzerrung in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden kann. Die verlustfreie Komprimierung reduziert die Dateigröße jedoch nicht annähernd so stark wie die verlustbehaftete Komprimierung und bietet daher kaum Vorteile in Bezug auf Speicherplatz, Netzwerkbandbreite oder Download-Geschwindigkeit. Verlustfreie Komprimierung wird im Allgemeinen in Situationen verwendet, in denen die Bildqualität wichtiger ist als der Speicherplatz oder die Netzwerkleistung, zum Beispiel bei Produktbildern oder zur Präsentation von Kunstwerken.
Eines der gebräuchlichsten verlustfreien Formate ist PNG, ein weit verbreitetes Format, das die Dateigröße durch die Erkennung von Mustern und die gemeinsame Komprimierung dieser Muster verringert. Obwohl PNG-Dateien im Allgemeinen größer sind als JPEG-Dateien, werden sie auf Websites häufig verwendet, wenn mehr Bilddetails benötigt werden, beispielsweise für Logos, Symbole, Screenshots oder Bilder mit Text. Ein weiteres bekanntes verlustfreies Format ist BMP, ein proprietäres Verfahren zur Bildkomprimierung, das von Microsoft eingeführt wurde und hauptsächlich für Microsoft-Produkte, insbesondere Windows-Computer, verwendet wird.
GIF ist ein Komprimierungsformat, das in die Kategorie der verlustfreien Formate fällt, obwohl nicht ganz klar ist, ob es verlustbehaftet oder verlustfrei ist. GIF-Bilder sind auf 256 Farben beschränkt, so dass die Konvertierung eines Bildes mit mehr Farben in GIF zu einem Qualitätsverlust führt, was manchmal als verlustbehaftete Kompression bezeichnet wird. Die von GIF verwendeten Kompressionsalgorithmen sind jedoch verlustfrei. Wenn es zu Qualitätsverlusten kommt, liegt das an den Problemen, die mit der Konvertierung der Datei zusammenhängen. Derzeit wird das GIF-Format hauptsächlich für einfache Videos und Animationen verwendet.
Ein Komprimierungsformat, das auf dem Vormarsch ist, ist WebP von Google, ein Bildformat, das ausschließlich für das Web entwickelt wurde. Im Gegensatz zu den meisten Komprimierungstechniken unterstützt WebP sowohl die verlustfreie als auch die verlustbehaftete Komprimierung und ist damit äußerst vielseitig. WebP-Bilder benötigen im Allgemeinen weniger Speicherplatz als andere Formate, bieten aber eine vergleichbare Qualität. Die meisten gängigen Browserunterstützen WebP-Bilder.
Die Komprimierung kann auch für andere Dateitypen als Bilder verwendet werden, zum Beispiel für Text- oder Programmdateien, doch beschränkt sich ihre Verwendung in der Regel auf die verlustfreie Komprimierung. Bei Text- und Programmdateien ist es wichtig, dass die Komprimierung verlustfrei ist, da ein einziger Fehler die Bedeutung einer Textdatei beeinträchtigen oder dazu führen kann, dass ein Programm nicht ausgeführt werden kann. Das Zip-Format ist ein Beispiel für eine verlustfreie Komprimierung, die häufig für Textdateien oder sogar ganze Verzeichnisse von Dateien verwendet wird.
Bei der Bildkomprimierung ist ein geringer Qualitätsverlust in der Regel nicht spürbar. In Situationen, in denen eine gewisse Verlusttoleranz besteht, können die Dateien stärker komprimiert werden als in Situationen, in denen keine Verlusttoleranz besteht. Aus diesem Grund können Grafiken in der Regel in einem viel höheren Maße komprimiert werden als Text- oder Programmdateien.
