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Das JPEG-Grafikformat

JPEG steht für joint photographic expert group und bezeichnet die Gruppe, die dieses Format beziehungsweise den zugehörigen Komprimierungsalgorithmus entwickelt hat.

Im Gegensatz zu dem oben behandelten GIF-Format ist das JPEG-Format auch für hochauflösende Grafiken entwickelt worden, das heißt für fotorealistische Abbildungen mit Farbtiefen bis zu 24 Bit (was 16,7 Millionen Farben entspricht). Zudem werden deutlich höhere Komprimierungsraten erreicht als mit dem GIF-Format. So kann man etwa ein und dieselbe Datenmenge gegenüber dem GIF-Format mit JPEG nochmals um etwa die Hälfte reduzieren.

Dies ist natürlich auch mit Nachteilen verbunden. So ist der JPEG-Algorithmus, der zur Komprimierung verwendet wird, sehr rechenaufwendig. Bei dieser Komprimierung wird das sogenannte FastDCT-Verfahren verwendet. Dieses Verfahren reduziert im Prinzip die Anzahl rechenaufwendiger Additionen und Multiplikationen. Dabei wird das Originalbild zunächst in den sogenannten YUV-Farbraum transferiert. Der Algorithmus läßt dann lediglich die sogenannten Luminanzkomponenten (Y), die vom Auge empfindlicher wahrgenommen werden, unverändert. Die sogenannten Chrominanzkomponenten (U,V) werden dagegen zusammengefaßt und ihre Mittelwerte gebildet. Dadurch läßt sich die Datenmenge ohne sichtbare Qualitätseinbußen auf rund die Hälfte reduzieren. Die Pixelwerte für jede Komponente werden in 8x8-Pixelblöcken zusammengefaßt und auf jeden der Pixelblöcke dieser FastDCT-Algorithmus angewendet.

Für genauere Erläuterungen zu diesem Algorithmus finden sich im Quellenverzeichnis entsprechende Links. Grob gesagt arbeitet der Algorithmus aber so, daß ähnliche Farbflächen eines Bildes zu Blöcken zusammengefaßt werden und dann die Datenmenge reduziert wird, indem redundante Informationen herausgefiltert werden. Auf diese Art sind zwar relativ hohe Komprimierungsraten möglich, dabei muß aber beachtet werden, daß die JPEG-Komprimierung ein verlustbehaftetes Verfahren ist, das heißt die Bildqualität sinkt mit steigender Komprimierungsrate. Zwar sind Komprimierungsraten von bis zu 20:1 möglich, ohne daß das menschliche Auge Qualitätseinbußen feststellen kann, bei stärkeren Komprimierungen sind aber kleinere Bildfehler feststellbar.

In Abbildung 1 wurde zum Beispiel das rechte Bild etwa dreimal so stark komprimiert wie das linke. Die Unterschiede sind klar zu erkennen.

 figure43
Abbildung 1:  Das gleiche JPEG-Bild mit verschieden starken Komprimierungen

Bei JPEG-Grafiken muß man also abwägen zwischen der gewünschten Bildqualität und der dementsprechenden Dateigröße. Durch Ausprobieren erhält man die Bildqualität, die man für ausreichend hält und hat dafür eine entsprechend minimale Dateigröße, die kurze Übertragungszeiten verspricht.


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Andreas Lucks
Mon Sep 7 16:44:21 MET DST 1998