Wie Bildkomprimierung tatsächlich funktioniert

Verlustfreie Komprimierung findet Redundanz und beschreibt sie effizienter. Nichts wird verworfen — beim Entpacken kommt exakt das heraus, was hineinging, Byte für Byte. So arbeitet PNG, so arbeitet ZIP.

Verlustbehaftete Komprimierung wirft Information dauerhaft weg und wählt dabei das, was das menschliche Sehen schlecht bemerkt. Das Original bekommst du nicht zurück. JPEG, WebP und AVIF arbeiten alle so.

Deshalb gibt es bei JPEG einen Qualitätsregler und bei PNG nicht. Verlustfrei gibt es nichts einzutauschen — es existiert eine richtige Antwort, und der Encoder findet eine kleinere Darstellung oder eben nicht.

Das menschliche Sehen hat bekannte Schwächen, und verlustbehaftete Formate nutzen sie systematisch aus.

Wir sind für Helligkeit weit empfindlicher als für Farbe. Also behält der Encoder die Helligkeitsdetails in voller Auflösung und speichert Farbinformation in halber Auflösung oder weniger. In einem Foto ist das schlicht nicht zu sehen, entfernt aber sofort einen großen Teil der Daten.

Außerdem sehen wir feine Details in unruhigen Bereichen schlecht. Der Encoder zerlegt das Bild in Blöcke, wandelt jeden in Frequenzinformation um und verwirft die hohen Frequenzen, die die kleinsten Schwankungen beschreiben. Der Qualitätsregler ist im Kern ein Drehknopf dafür, wie viel dieser feinen Details verschwindet.

Kompressionsartefakte sind kein zufälliges Rauschen, sondern die durchscheinende Form des Algorithmus.

Blockbildung — sichtbare Quadrate in Himmel und Verläufen — entsteht, wenn so viel verworfen wurde, dass benachbarte Blöcke nicht mehr ineinander übergehen. Ringing — Höfe um harte Kanten und Text — entsteht, weil eine harte Kante hohe Frequenzen zur Beschreibung braucht, und genau die wurden entfernt.

Deshalb leiden Text und Strichgrafik unter JPEG so stark, während Fotos es gut wegstecken. Ein Foto besteht aus weichen, kontinuierlichen Übergängen. Text besteht aus nichts als harten Kanten.

Bei jedem Speichern eines verlustbehafteten Bildes wird Information verworfen. Speicherst du erneut, arbeitet der Encoder auf der bereits beschädigten Fassung und behandelt die Artefakte des ersten Durchgangs als erhaltenswertes Detail.

Wiederhole das und das Bild verfällt sichtbar — Generationsverlust, dasselbe Phänomen wie die Fotokopie einer Fotokopie. Deshalb solltest du immer vom größten, saubersten Original ausgehen und nicht von etwas, das bereits für einen anderen Zweck exportiert wurde.

Ein Durchgang vom Original ist unproblematisch und unsichtbar. Fünf sind es nicht.

• Fotos — verlustbehaftet, Qualität 70–80. Die Ersparnis ist enorm, der Verlust unsichtbar.
• Text, Screenshots, Strichgrafik — verlustfrei oder verlustbehaftet mit hoher Qualität. Der schlimmste Fall für verlustbehaftete Formate.
• Alles, was noch bearbeitet wird — verlustfreies Master behalten, verlustbehaftete Kopien exportieren.
• Bereits komprimierte Dateien — erneutes Komprimieren bringt wenig und kostet Qualität. Geh zurück zur Quelle.