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Fachbegriff Bilddateiformate

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Ich möchte an dieser Stelle nur über die Formate schreiben, die für die Digitalfotografie und die Webdarstellung von Bedeutung sind. Eine ausführliche Übersicht über die meisten Grafik- und Bilddatenformate findet sich hier

BMP | GIF | JPG | GIF | TIF | XCF | SVG | RAW | Lossless Compression | Lossy Compression | Farbtiefe | Speicherbedarf | Kompressionseffekt | Seitenanfang

*.bmp/*.BMP

(Windows) BitMaP

In der Version 3: 1, 4, 8, 16, 24 bpp; kein Alphakanal;
Unkomprimiert oder verlustfreie RLE-Komprimierung  Wegen der fehlenden oder sehr geringen Komprimierung und den daraus resultierenden Dateigrößen kaum noch Verwendung im Internet - stattdessen *.gif oder *.png. Die meisten Programme können *.bmp verarbeiten und anzeigen.
 

*.gif/*.GIF

Grafics Interchange Format

In der Version 89a: 1 bis 8 bpp; binärer Alphakanal; LZW-Komprimierung; im Web weit verbreitet
• MIME-Typ: image/gif
• Vorteil: GIF unterstützt auch einfache Animationen („Animiertes GIF“); arbeitet
  schichtweise (interlaced); ermöglicht transparente Darstellung (Alphakanal)
• Nachteil: Nur 256 Farben, deshalb für Fotos schlecht geeignet.
 

*.jpg/*.JPG



 

Joint Photographic Experts Group

Standard für Digicams
JPEG File Interchange Format (JFIF) 1.02: kein Alphakanal; 24 Bit Farbtiefe bis zu 16,7 Millionen Farben
variable, verlustbehaftete Komprimierung; skalierbare DPI
MIME-Typ: image/jpeg
• Nachteil: Verlustbehaftete Untertypen ungeeignet für Text und harte Farbübergänge
 

*.png/*.PNG

Portable Network Graphics

(PNG) ISO/IEC 15948:2003 1, 2, 4, 8, 16 Bit pro Farbkanal; 1, 2, 4, 8, 16-Bit-Alphakanal;
Deflate-Komprimierung mit Vorfilterung; im Web weit verbreitet,
MIME-Typ: image/png
+ Leistungsfähige Alternative zu GIF
+ Das allgemein empfohlene Format für verlustfreie Komprimierung von Bildern mit bis zu 16,7 Millionen Farben
- wird noch nicht von allen Anwendungen unterstützt
 

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*.tif/*.TIF

Tagged Image File Format

Standard für höherwertige Digicams
(TIFF) 6.0 1, 4, 8, 24 bpp; 1, 4, 8-Bit-Alphakanal; bis 32 Bit Farbtiefe
Komprimierung: PackBits, CCITT, LZW, JPEG, Vorfilterung; Unterschiedliche Farbräume MIME-Typ: image/tiff
Wegen der Unterstützung des CMYK-Farbraums wird es in Druckereien in der Druckvorstufe verwendet und ist für hoch auflösende Bilder das am weitesten verbreitete Nutzformat. Verlustfreie Kompression mit LZW (Lempel-Ziv-Welch)
Kann in Webbrowsern nur mit Hilfe spezieller AddOns angezeigt werden (AlternaTIFF, Apple Quicktime 7.0.4)
 

*.xcf/*XCF

GNU Image Manipulation Program

Das von The GIMP verwendete Dateiformat; kann Bildebenen zusammen mit den zugehörigen Verknüpfungen (Objekte, Text usw.) in einem Dokument speichern; dabei bleiben Ebenen und Objekte getrennt und können deshalb später nachbearbeitet werden
 

*.svg/*.SVG

Scalable Vector Graphics

Ein webfähiges Formt für Vektorgrafiken
 

*.raw/*.RAW

RAW = englisch: roh

Speicherformat für High-End-Digicams (Typ SLR und einige SLR-like)
Herstellerabhängiges, (noch) nicht universell austauschbares und nicht webfähiges Bilddatenformat als Standard in professionellen Digicams und Option in höherwertigen Kameras, das aus dem TIF-Format entwickelt wurde. Hoher Speicherplatzbedarf und unbearbeitet unansehnliches Bildformat. Keine oder verlustlose Kompression der Bilddaten.
Ermöglicht mit entsprechender Software die High-End-Bearbeitung der nahezu unveränderten Bilddaten.
Neuere Bildbearbeitungsprogramme bieten zunehmend herstellerspezifische RAW-Plugins; andernfalls ist zur Bearbeitung die mitgelieferte EBV-Software des Kameraherstellers erforderlich.
Bearbeitungsergebnisse müssen zur Verwendung im Web auf das JPG- oder PNG-Format konvertiert werden
 

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Verlustfreie Kompression
(lossless compression)

Die unbearbeiteten Bilddaten im RAW-Format sind systematisch, pixelweise von links nach rechts und von oben nach unten angeordnet und werden in dieser Reihenfolge an den AD-Wandler geschickt.
Um Platz zu sparen, ohne Bildinformationen zu verlieren, werden gleiche Bilddaten z.B. hierarchisch zusammengefasst und in einem Register geordnet abgelegt (RLE, LZW, Huffmann). PNG-Dateien werden prädiktiv kodiert (LZ77-Alogorithmus). TIFF-Datein können im einfachsten Fall im ZIP-Verfahren komprimiert werden.
Bei der verlustlosen (lossless) Kompression gehen keine Bildinformationen verloren.
 

Verlustbehaftete Kompression

(lossy compression)

Bei der verlustbehafteten Kompression wird hingenommen, dass Bilddaten verloren gehen, um Speicherplatz zu sparen. Der Kompressionsalgorithmus zielt darauf ab, die Verluste so zu gestalten, dass sie im Ergebnis unterhalb der Wahrnehmungsgrenze für den Betrachter bleiben. Das menschliche Auge/Gehirn kann regelhaft weniger als 256 Farben unterscheiden!
JPEG nutzt die "diskrete Kosinustransformation" (DCT), JPEG2000 die Wavelet-Transformation.

Im ersten Schritt der Kompression wird ein Koeffizientenbild des Originals erzeugt (bei JPEG aus den  Amplituden der so genannten Ortsfrequenzen, bei JPEG2000 aus den Mittelwerten über das 4., 16., 64. ... Pixel).
Im zweiten Schritt (Quantifizierung) werden die so gewonnenen Koeffizienten gerundet ... kleine Koeffizienten verschwinden durch Abrundung ganz und die größeren werden auf den nächsthöheren Wert aufgerundet.
Im dritten und letzten Schritt werden die verbleibenden Bildinformationen verlustlos komprimiert, wodurch die Datenmenge weiter verringert wird.

Über die Qualiäts- und DPI-Einstellung bei den Speicheroptionen für die JPG-Konvertierung, die im Verlauf des zweiten Bearbeitungsschrittes greift, ergibt sich eine variable Größe der endgültigen Bilddatei.
Auf diese Weise ist es möglich, z.B. Thumbnails für die Webvorschau mit ganz geringer Größe zu erzeugen, die dennoch scharf und informativ erscheinen, weil durch die Bildgrößenverkleinerung bestimmte Informationsverluste unter die Wahrnehmungsgrenze des Betrachters kommen.

In diesem Sinne ist es übrigens auch möglich, Unschärfen aus Bildern mit großen Abmessungen durch Bildgrößenverringerung wegzuschummeln.
 

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Farbtiefe

Farbtiefe

1 Bit
4 Bit
8 Bit
16 Bit
24 Bit
 

Anzahl

1
16
256
32768
16,7 Mio

der Farben/Graustufen

Farbe nämlich schwarz oder weiß
Farben/Graustufen (Standard VGA)
Farben/Graustufen (Super VGA)
Farben (HighColor - es werden nur 15 Bit verwendet)
Farben (TrueColor)

Speicherplatz

Der benötigte Speicherplatz für eine unkomprimiertes BMP-Datei im 24-Bit-RGB-Farbraum berechnet sich über

Speicherplatz in MByte = Breite(Pixel) * Höhe(Pixel) * Farbtiefe in bpp/(8*1024*1024)
 

Damit errechnet sie für ein Bild in feinster Auflösung und höchster Qualität von einem Sensor mit einer Auflösung von 2.272 x 1.704 (wie bei der Dimage Z3) eine RAW-Datenmenge von 11,08 MB.
Tatsächlich haben die Bilder auf dem SD-Chip in dieser Qualität aber nur eine Größe von 1,5 - 2,5 MByte. Die Dateigröße ist dabei um so kleiner, je größer die Flächen mit einheitlichen Farben sind.
Die Algorithmen der Kamerasoftware, die dafür verantwortlich sind, dass das Bild im JPG-Format auf dem Speicherchip abgelegt wird, komprimieren die RGB-TIFF- bzw. RAW-Datenmenge also im Verhältnis 1:8 bis 1:5, was einem Datenverlust von 80 - 87,5% entspricht.

Wer es gern im Kopf rechnen möchte nimmt die MPixel Zahl der Kamera x3 und von diesem Wert 15% ± 5% für die durchschnittlich zu erwartende Größe der Bilddateien im JPG-Format (inklusive des jeweiligen EXIF-Datensatzes).

Spätestens jetzt wird verständlich, dass man jede weitere Datenreduktion, wie sie für das lossy JPG-Format  beim unnötigen Öffnen und Zurückspeichern der Bilddateienleider typisch ist, tunlichst vermeidet.

Vor diesem Hintergrund wird es auch verständlich, weshalb man die Bilddateien möglichst unbearbeitet speichert, danach in TIFF-Dateien konvertiert, die gesamte Bildbearbeitung nur an den TIFF-Kopien durchführt und die Bilder erst wieder ins JPG-Format zurück speichert, wenn die Bildbearbeitung definitiv abgeschlossen ist.

Kompressionsergebnis

unkomprimiertes TIF
lossless LZW komprimiertes TIF
hohe Qualität JPG
mittlere Qualität JPG
mäßige Qualität für Web JPG
niedrige Qualität, hoch komprimiertes JPG
extrem hoch komprimiertes JPG
lossless komprimiertes PNG
lossless komprimiertes GIF
 

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