Typo3 CMS Server :: My Server :: Farben Glossar, Vorbemerkung: Programme zur Bildkomprimierung Zur optimalen Bildkomprimierung werden zwischenzeitlich Programme bzw. Programmerweiterungen angeboten, die jede Veränderung eines Parameters zur Kompression sofort anzeigt: Hardcopy Ulead SmartSaver Pro. (Beachten Sie, daß Sie in diesem Beispiel zwischen JPEG-, GIF- und PNG-Kompression hin- und herschalten können!) Jedes Bildverarbeitungsprogramm erlaubt den Umgang (Laden und Speichern) mit einer ganzen Reihe von Dateiformaten. Damit wird dem Anwender die Möglichkeit geben, abhängig von seinen weiteren Plänen das für Ihn sinnvollste Format zu verwenden. Er kann also ein Bildformat danach wählen, ob Plattenspeicher gespart werden soll, ob das Bild mehr oder weniger schnell aufgebaut werden muß (wichtig, wenn Shows erstellt werden), ob ein Bild in einem DTP-Programm und schwarz/weiß verwendet wird oder an einen professionellen Belichtungsservice gehen soll. Jedes Pixel einer 24-Bit-Grafik (16,7 Mio. Farben = TrueColor) benötigt 3 Byte. Ein unbehandeltes Bild mit Vollfarben in einer noch recht geringen Auflösung von 800 auf 600 Bildpunkten belegt also bereits 1,44 MB. Manche Bildformate wie TIFF oder BMP behandeln Bilder 1:1 - d.h., daß sie ein Bild in der Größe speichern, die dem theoretisch errechneten Wert entspricht. Andere Formate wie TIFF-komprimiert, PICT oder Photoshop komprimieren Bilder - OHNE daß Informationen verloren gehen. Dazu werden gleichfarbige Bildanteile zusammengefaßt. Dieses Verfahren spart Plattenplatz und Übertragungszeit, verlangsamt aber das Öffnen der Datei durch ein Programm. Weitere Formate wie beispielsweise das JPEG-Format lassen sogar Bildinformationen für alle Zeiten unter den Tisch fallen zugunsten höchster Verdichtungsraten. Wenn man sich’s so richtig überlegt, genügen eigentlich drei bzw. vier Bildformate: mit TIFF (meistens LZH-komprimiert) wickeln die Profis den Datenaustausch mit anderen Programmen und Rechnerwelten ab, JPEG bietet effektive Komprimierungen mit einem kalkulierten Datenverlust und EPS ist unerläßlich für die Druckvorstufe (damit sollten Original-Dokumente für Prospekte erstellen). Im PC-Bereich spielt noch das GIF-Format (als viertes Bildformat) eine nicht unwesentliche Rolle: es wurde entwickelt für die schnelle Datenübertragung, ist deshalb auf 256 Farben beschränkt, kann aber auf nahezu jeder Rechnerplattform von allen bekannten Programmen bearbeitet werden. Viele Texturen für Rendering-Programme wie 3D-Studio oder FRESCOmovie werden im GIF-Format angeboten. Auf CDs sind Bilddateien häufig im GIF- (und JPEG-)Format abgelegt. 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 Argus Argus ist ein am Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) der Universität Kaiserslautern entwickeltes Bildkomprimierungsverfahren. Es verspricht, die Bilder nahezu verlustfrei auf weniger als zwei Prozent der Ausgangsgröße zu verdichten. Argus verwendet nach Auskunft seiner Entwickler eine speziell geschaffene Kombination von Waveletverfahren und Glättungsfiltern, die sich besonders für Röntgenbilder bewährt habe. Das Komprimierungsverfahren eignet sich besonders für den Einsatz im medizinischen Bereich, da hier große Mengen an Bilddaten anfallen, die effizient gespeichert und archiviert werden müssen. Die neue Bildbearbeitungsmethode wurde auf der Fachmesse MEDICA 2000 in Düsseldorf vom 22. bis zum 25. November 2000 vorgestellt. 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. 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!) Man unterscheidet 2 GIF-Versionen: 87a und 89a. GIF 89a-Bilder zeichnen sich gegenüber anderen Bildformaten durch folgende Besonderheiten aus: 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): GIF-Tips für WEB-Designer Transparenz? Auf graphikintensiven Seiten kann es von Vorteil sein, wenn - bei farblichem Hintergrund - auf den Transparentwert beim Abspeichern von GIF-Graphiken verzichtet wird. Die GIF-Version 89a (also transparent) benötigt pro Bild etwa 100 Bytes extra für die Transparentinformation. - Warum sollte man einen Transparentwert für etwas setzen, was gar nicht gebraucht wird? -------------------------------------------------------------------------------- Interlacing? Wenn kleine Grafiken abgespeichert werden sollen, dann am besten in der 'non-interlaced'-Form. Interlaced-Grafiken sind zum einen größer als non-interlaced und erfordern zudem eine höhere CPU-Leistung. Bei größeren Grafiken hat das Interlaced-Format den Vorteil, daß der Betrachter den Aufbau verfolgen und möglicherweise abbrechen kann. JPEG / JPG Abkürzung für "joint photografic expert group" • Das Expertengremium erarbeitet seit 1988 international gültige Standards auf ISO und ITU-Basis für JPEG und JBIG. Der offizielle Titel dieses Gremiums lautet ISO/IEC JTC1 SC29 Working Group 1. 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, rechteckig-versschachtelten Bildflecken - sogenannten "Artefakten" - führen kann. Die Kompressionsrate ist in der Regel einstellbar (Beispiel). siehe auch jpeg.org JPEG 2000 Die International Organization for Standardization (ISO) hat das Format "JPEG 2000" am 2. Januar 2001 zum Standard erklärt. An der Entwicklung von JPEG 2000 sind seit 1997 die Universität von British Columbia, das Unternehmen Image Power sowie die ISO beteiligt. Die Überarbeitung des JPEG-Standards verspricht bei höheren Kompressionsfaktoren eine bessere Bildqualität. Dies ist besonders interessant für Bilddatenbanken sowie für die professionelle Bildbearbeitung im wissenschaftlichen und medizinischen Bereich. Ein Pixel-Bild wird dazu ausführlich vor der Kompression analysiert und unifarbene, glatte Flächen werden nur noch grob aufgelöst. Gleichzeitig bietet JPEG 2000 durch eine reduzierte Artefaktbildung eine deutlich bessere Bildqualität. JPEG 2000 kann außerdem digitale Wasserzeichen speichern. JPEG 2000 basiert auf dem Wavelet-Verfahren. Wavelets wirken wie ein Tiefpass/ Hochpass- Filter und zerlegen den Bildinhalt in zwei Frequenzbereiche. Jeder Filterdurchlauf erzeugt ein geglättetes Bild mit den niedrigen Frequenzanteilen sowie ein komplementäres mit den hohen Frequenzen. Beide Teilbilder beziehungsweise die erzeugten Wavelet- Koeffizienten enthalten genau die halbe Informationsmenge und ergeben zusammengesetzt wieder ein Bild der Ausgangsgröße. Es sollen so weder Informationen verloren noch entstehen redundante Daten gehen. Die Industrie will den neuen Standard relativ schnell anwenden und 2002 erste Produkte wie digitale Kameras herausbringen. Die Vorzüge haben jedoch ihren Preis. JPEG2000 ist etwa zwei- bis dreimal rechenintensiver als der Vorgänger, was sich auf den Stromverbrauch und die Reaktionszeit digitaler Kameras und anderer mobiler Geräte nachteilig auswirken kann. JPEG 2000 soll in mehreren Stufen veröffentlicht werden. Zunächst erscheint das JPEG 2000 Image Coding System, dann eine Version mit Erweiterungen. Die dritte Stufe wird mit Motion JPEG 2000 den Nachfolger von M-JPEG beinhalten. Mit deren Veröffentlichung ist zum November 2001 zu rechnen. In der vierten Stufe stehen Anpassungsmaßnahmen im Mittelpunkt. Im fünften Teil geht es um die Beziehung zu anderer Software wie zum Beispiel Java und C Implementierungen. Und in der sechsten und letzten Stufe sollen spezielle Bilddateiformate behandelt werden, wie sie zum Beispiel für Druckvorstufen und faxähnliche Applikationen benötigt werden. Im Gegensatz zu zahlreichen gefloppten Bildformaten, darunter etwa Flashpix, werden der neuen JPEG-Version duch die starke Verbreitung des Vorgängerformats allgemein große Chancen auf Erfolg eingeräumt. siehe auch jpeg.org, imagepower.com, Wavelt-Image JPEG2000-Plugin für Photoshop (Meldung vom 1.8.2001) Ab sofort ist die Version 1.1 von Lura-Wave.jp2, eine der ersten Anwendungen des neuen Bildkompressionsstandards JPEG2000, bei der Berliner LuraTech GmbH erhältlich. LuraWave.jp2 ist als Photoshop Plug-In und als Entwicklerwerkzeug C-SDK (Software Development Kit) verfügbar. weitere Informationen: http://www.luratech.de/jpeg2000 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. 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 (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 gravierende Qualitätseinbußen. PNG im Größen-Vergleich: TGA-Datei (TrueColor) - 88 KB, PNG-Datei (TrueColor) - 66 KB (siehe rechts): JPG-Datei (TrueColor mit Verlusten) - 18 KB, GIF-Datei (256 Farben) - 21 KB PNG-Datei (mit nur 256 Farben) - 24 KB (siehe im rechten Bild Blauverlauf im Himmel!), 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. Ausschnittsvergrößerung (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.libpng.org/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." siehe auch JPEG 2000 Wavelet-Einsatz ohne Plug-ins durch Java-Technologie (Meldung vom Datum: 03.05.2000) Durch die im neuen JPEG 2000-Format definierten Wavelets können Bilder besser komprimiert werden als mit dem normalen JPEG-Verfahren. Damit Browser diese Bilder darstellen können, brauchen sie aber in der Regel ein Plug-In. Diese Dilemma will die Berliner LuraTech GmbH mit Hilfe ihrer LuraWave Java-Technologie lösen: Beim ersten Aufruf einer Internet-Seite mit einer LuraWave-Datei wird automatisch ein Java-Dekoder-Applet übertragen (Dateigroesse ca. 70 kB). Das Applet dekodiert alle LuraWave-Dateien, die während der Internet-Sitzung aufgerufen werden. Nach Beendigung der Internet-Sitzung wird das Applet automatisch aus dem Speicher gelöscht. Da Java eine plattformunabhaengige Programmiersprache ist, sind LuraWave Java-Applets unter allen gängigen Browsern lauffähig, vorausgesetzt dass die Java-Unterstützung aktiviert ist. Für den Einsatz der LuraWave-Java-Technologie bietet LuraTech mit "LuraWave Java SDK" ein Entwicklungswerkzeug an, mit dem professionelle Anwender individueller Dekoder-Applets programmieren können. Zum Testen sowie für private Nutzer steht unter http://www.luratech.de/download ein kostenloses Java-Dekoder-Applet zum Download bereit. Mit freundlicher Unterstüzung von http://www.glossar.de und www.your-server.info - Farben Glossar