Wissen Sie Bescheid, wenn es um Bitmap-Dateien, JPEG-Bilder und Aufnahmen im RAW-Format geht? EasyLinux erklärt die wichtigsten Begriffe und hilft Ihnen, sich im Formatedschungel zurechtzufinden.

Im Internet kursiert seit Jahren der Satz: “Das Schöne an Standards ist, dass es so viele davon gibt.” Wer sich etwa mit Videobearbeitung beschäftigt, weiß ein Lied davon zu singen. Allein die Anzahl der verfügbaren Video-Codecs und Containerformate scheint unendlich groß zu sein. Nicht viel besser sieht es bei unbewegten Bildern aus: Wer sich mit digitaler Fotografie und digitalen Fotos am Computer beschäftigt, begegnet einer Vielzahl von Begriffen und verliert als Nicht-Profi schnell den Überblick.

Grundsätzliches

Mit den richtigen Informationen bewaffnet, ist der Weg durch den Dschungel der Formate aber ganz einfach. Was Ihnen Bezeichnungen wie JPEG, GIF und PNG oder RAW, Pixel- und Vektorgrafik über ein Bild verraten, erfahren Sie in diesem Artikel.

Zunächst die grundlegenden Fakten: Wenn von digitalen Grafiken die Rede ist, unterscheidet man üblicherweise zwischen zwei großen Kategorien: vektorbasierten und pixelbasierten Grafiken. Als Heimanwender kommen Sie mit Vektorgrafiken eher selten in Berührung; auf sie geht der Artikel später ein. Die weitaus meiste Zeit bekommen Sie es mit Pixelgrafiken zu tun. Was unterscheidet die beiden Formattypen?

Wie Digitalkameras arbeiten

Digitalkameras verwenden einen Lichtsensor, der das beim Auslösen durchs Objektiv eingefangene Bild in viele kleine Bildpunkte aufsplittet – diese Bildpunkte heißen Pixel. Jeder Pixel hat eine Farbe. Die Kamera speichert nicht das Bild als solches, sondern merkt sich für jeden Pixel, welche Farbe er hat. Auch bei der Bildschirmdarstellung spielen Pixel eine Rolle: LCD-Bildschirme haben eine festgelegte Zahl von Pixeln, z. B. 1600 Bildpunkte in der Breite und 1200 in der Höhe bei einem Gerät im klassischen 4:3-Format. Die alten Röhrenmonitore waren da flexibler und konnten verschiedene Auflösungen anzeigen.

Der große Nachteil von Pixelgrafiken ist, dass Sie diese nicht vergrößern können, ohne sie unscharf zu machen. Mathematik hilft hier nur begrenzt weiter: Einen schwarzen Pixel müssen bei einer Verdopplung der Bildgröße nicht durch vier schwarze Pixel ersetzen, sondern durch mehrere Pixel in Graustufen, damit keine scharfen, unnatürlichen Kanten entstehen. Prinzipiell gilt: Je mehr Pixel eine Kamera speichert, je größer also die jeweilige Auflösung der Bilder ist, desto größer können Sie diese später ausdrucken, ohne dass das Bild unscharf wird.

Platz da!

Lange versuchten die Hersteller von Digitalkameras, sich in Sachen Megapixelwert gegenseitig zu übertreffen. Das Problem dabei: Je höher die Auflösung einer Kamera ist, desto größer werden die resultierenden Fotos. Speicherplatz ist gerade bei den kleinsten Vertretern der Gattung Mangelware. Weil Speicherkarten (SD und CF) in der Anfangszeit der digitalen Fotografie empfindlich teuer waren, statteten die Hersteller ihre Digitalkameras von Anfang an mit einer Funktion aus, welche die Bilder komprimiert (also ihre Größe verringert), bevor diese auf dem Speicherchip landen.

Der Grund für den Einsatz dieser Kompressionsformate: Die Menge an Speicher, die eine einzelne Datei belegt, verringert sich ohne allzu große Qualitätseinbußen. Das gilt für viele Medientypen, z. B. Musik (bei MP3-Dateien verschwinden für das menschliche Ohr nicht hörbare Höhen oder Tiefen), Videos und eben auch Digitalfotos.

Klein gemacht

Erfahrungsgemäß machen sich verschiedene Hersteller ganz eigene Vorstellungen davon, wie bestimmte technische Prozesse ablaufen sollen. Das erklärt die Vielzahl an Kompressionsverfahren, die existieren. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen verlustfreier und verlustbehafteter Komprimierung.

Bei der verlustfreien Komprimierung gehen keine Bildinformationen verloren; das Bild sieht nachher Pixel für Pixel genauso aus wie vor der Kompression. Es ändert sich lediglich die Art und Weise, in der die Daten in der Bilddatei organisiert sind. Durch diese Optimierung lässt sich die Dateigröße eines Bildes verkleinern, allerdings ermöglicht das keine großen Sprünge. Hier kommen die verlustbehafteten Formate ins Spiel.

Zu den üblichen Verdächtigen unter den verlustbehafteten Kompressionsformaten gehören vor allem JPEG und JPEG 2000. Diese Art der Komprimierung entfernt effektiv Bildinformationen und macht die fertigen Bilder über Techniken der verlustfreien Komprimierung noch kleiner. Für Fotos ist JPEG der De-facto-Standard, im professionellen Umfeld liegen Fotos häufig im TIF-Format vor.

Das BMP-Format verzichtet in der Regel ganz auf Kompression – falls doch komprimiert wird, dann nur verlustfrei.

Zu den bekannten Formaten auf Pixelbasis gehören auch GIF, das Cliparts und Webgrafiken verwenden, sowie PNG, das Portable Network Graphics-Format, das GIF langsam aber sicher den Rang abläuft, weil es sich bei geringerem Speicherplatzbedarf besser komprimieren lässt und zudem Transparenz unterstützt (Abbildung 1).

Abbildung 1: Der Klassiker Gimp: Im Beispiel bearbeitet das Programm ein JPG-Foto. JPG ist ein pixelbasiertes Format, das sich besonders gut für Fotos eignet.

En detail

Jedes Format für das Abspeichern von digitalen Bildern – ganz gleich, ob es sich um Fotos oder Cliparts handelt – hat charakteristische Stärken und Schwächen. Die sorgen dafür, dass es sich für einzelne Einsatzgebiete besser oder schlechter eignet. Wie eingangs erwähnt, kommt für digitale Fotos meist JPEG zum Einsatz. Die Mehrheit der digitalen Kompaktkameras speichert ihre Fotos ausschließlich in diesem Format. PNG kommt überwiegend bei computergenerierten Grafiken zum Einsatz, die sich durch harte Kanten zwischen den einzelnen Objekten eines Bildes auszeichnen.

Programmvielfalt

Alle gängigen Grafikformate auf Pixelbasis eint eine Eigenschaft: Die gängigen Programme zur Bilddarstellung oder Bearbeitung können samt und sonders mit ihnen umgehen sowie zwischen den einzelnen Formaten hin und her konvertieren. Bei Konversionen dieser Art müssen Sie dann selbstverständlich mit weiterem Qualitätsverlust rechnen. Es gilt also: Ganz gleich ob Gimp unter Linux, Photoshop auf Mac OS oder auf Windows – GIF, JPEG sowie PNG bereiten Ihnen auf keinem System Probleme.

Rohe Daten

Insbesondere im Kontext von digitaler Fotografie begegnet Ihnen zunehmend der Begriff “Raw data” bzw. “Rohdatenformat”. Was hat es mit diesem Rohformat auf sich? Sie wissen bereits, dass Digitalkameras Bilder vor dem Ablegen im Speicher des Geräts in das JPEG-Format umwandeln. Weil JPEG ein verlustbehaftetes Format ist, gehen Bildinformationen verloren. Das betrifft Eigenschaften wie die Farbtiefe und Informationen zu den im Bild auftretenden Helligkeitsverhältnissen.

Mit Gimp oder einem anderen Programm bearbeiten Sie solche Bilder nur auf Basis der Daten, die Ihnen die Software der Kamera übrig gelassen hat. Professionelle Fotografen wollen sich allerdings nicht auf diese Vorauswahl der Kamera-Software verlassen. Sie möchten dort, wo es notwendig ist, selbst Hand anlegen.

Digitalkameras der höheren Qualitätsklassen – zumindest jedoch alle digitalen Spiegelreflex-Kameras, bieten deshalb ein RAW-Format an (siehe Artikel ab Seite 44). Bei diesem Format landen die Daten unkomprimiert auf dem Chip der Kamera. Ein einzelnes Bild nimmt so gut und gerne 12 bis 16 MByte in Anspruch. Ein standardisiertes RAW-Format gibt es nicht – jeder Hersteller kocht sein eigenes Süppchen; außerdem dokumentieren sie die RAW-Formate normalerweise nicht öffentlich. Für die wichtigsten Kamerahersteller gibt es RAW-Interpreter, die auf Basis des so genannten Reverse Engineering entstanden sind. Dabei analysieren findige Bastler den Datenstrom in der Kamera und treffen auf dieser Grundlage Annahmen über das Format. Diese Treiber funktionieren mal besser und mal schlechter.

Der große Vorteil von Rohbildern ist, dass jedwede Komprimierung oder Bearbeitung tatsächlich auf Basis der Originaldaten eines Fotos passiert. Komplexe Programme zur Bildbearbeitung verfügen über eine Vielzahl von Funktionen, die sich in der Firmware einer Digitalkamera praktisch nicht unterbringen ließen. So lässt sich eine Über- oder Unterbelichtung auf einer RAW-Aufnahme beispielsweise wesentlich besser mit den Funktionen von Gimp oder Photoshop korrigieren, als bei einem JPEG-Bild. Überdies verfügen professionelle Programme zur Bildbearbeitung üblicherweise über robustere Implementierungen der gängigen Bild-Codecs, so dass Sie beim Komprimieren auch in Sachen Speicherplatz noch ein paar Bits mehr heraus kitzeln.

Andere Welt: Vektorgrafiken

Bisher war im Artikel ausschließlich von pixelbasierten Grafikformaten die Rede. Die Bilddatei enthält dabei, welcher Pixel bei der Darstellung welche Farbe annimmt. Vektorbasierte Grafikformate unterscheiden sich hiervon grundlegend: Sie speichern nicht für jeden Pixel die Information der Farbe – eine Vektorgrafik ist viel eine große mathematische Gleichung. In ihr stehen Informationen darüber, wie sich die einzelnen Elemente einer Grafik zueinander anordnen und in welchem Größenverhältnis sie stehen. Es gilt das Prinzip, jedes Element einer Grafik auf möglichst einfache Komponenten zu reduzieren und diese einzeln zu beschreiben. Diese Elemente heißen “grafische Primitive” – gemeint sind Linien, Kurve oder auch Polygone. Selbst wenn eine Vektorgrafik ein augenscheinlich komplexes Bild ist, so besteht sie im Wesentlichen aus Linien, Kreisen und ähnlichen Objekten.

Der Vorteil liegt auf der Hand: Weil sie lediglich Informationen über Form und Farbe einzelner geometrischer Körper sowie deren Lage zueinander enthält, lassen sich die Größenverhältnisse durch simples Multiplizieren ändern. Vektorgrafiken sind also verlustfrei skalierbar. Mit einer Datei, deren Größe unter 1 MByte liegt, erstellen Sie Plakate in der Größe 3 mal 4 Meter. Ein beliebtes Vektorgrafikformat ist SVG (Scalable Vector Graphics). Andere Vektorformate sind das in der Druckwelt bekannte PostScript (häufig als EPS, Encapsulated PostScript) und diverse proprietäre Bildtypen in kommerziellen Anwendungen wie Illustrator.

Bei der Anzeige rastert das Programm Vektorgrafiken im Hintergrund und wandelt sie damit in Pixelgrafiken um. Fotos sind nie Vektorgrafiken – zwar gibt es Anwendungen, die eine Bitmap-Grafik “vektorisieren” (also in eine Vektorgrafik konvertieren), das ist aber nur in Ausnahmefällen sinnvoll. Vektorgrafiken erstellen Sie unter Linux beispielsweise mit Inkscape (Abbildung 2), dessen Handhabung für Anfänger allerdings kompliziert ist.

Abbildung 2: Erinnert an Gimp, ist aber Inkscape: Der Tux, den Sie hier im Ausschnitt sehen, ist eine Vektorgrafik und lässt sich auch auf ein Acht-mal-acht-Meter-Plakat verlustfrei drucken.