21
November
2018
viaprinto-Wissen

Klein aber oho – Bild-Komprimierung und Bildqualität

In der ersten Folge unsere Serie zum Thema „Datenformate“ ging es um pixelorientierte Bilddaten-Formate. Im zweiten Teil gehen wir nun auf die Komprimierung von Bilddaten ein: Wie geht man bei der Komprimierung auf „Nummer Sicher“ und wo liegen die Unterschiede? Welche Aufgabenstellungen muss der Drucksachen-Designer kennen, um fehlerhaft komprimierte Daten zu vermeiden? Und gibt es wichtige Unterschiede in der Komprimierungsart von etwa TIFF, JPG oder anderen Datenformaten?

Oben: Bild (1) zeigt ein Motiv mit feiner Fellstruktur. Der linke Teil dieses Bildes ist stark JPEG-komprimiert, der rechte Teil unkomprimiert. Der Algorithmus zeigt in der kleinen Darstellung jedoch nur wenig sichtbare Veränderungen. Vergrößert man das Bild rechts (2), sieht man in der linken Hälfte, dass das Fell z.T. verschwommen oder unscharf wirkt.

Oben: in der weiteren Vergrößerung sieht man in der linken Hälfte, dass die einzelnen Haare nur noch zu ahnen sind. Der Algorithmus hat in quadratischen Feldern Farben und Details „zusammengefasst“ und vereinfacht, um Daten zu reduzieren. Das Bild ist qualitativ für den Offsetdruck nicht zu verwenden.

Warum Bilder komprimieren?

Eigentlich geht der Designer auf Nummer sicher, wenn er unkomprimierte Daten verwendet. Das aber ist im hektischen Produktions-Alltag mitunter etwas praxisfern. Wer täglich Verkaufsprospekte mit hunderten Abbildungen gestaltet, ist bezogen auf Zeitersparnis dankbar für Dateien, die nicht größer sind, als sie sein müssen. Denn das ist das Ziel auch von Komprimierung: Der Spagat zwischen kleiner Dateigröße, hoher Qualität und schneller Verarbeitung. Für den durchschnittlichen Auftrag hat sich deshalb medienübergreifend das JPEG-Format durchgesetzt. Es bietet als Dateiformat, das verlustbehaftet komprimiert, kleine Dateigrößen schon ohne oder bei geringer Komprimierung. JPEG ist im Gegensatz zum unter Windows weit verbreiteten BMP zudem CMYK-fähig und damit für den Offsetdruck geeignet – und es ist der Standard für Bilder im Internet. Beliebt ist es wohl auch deshalb, weil man mit einem Schieberegler die Stärke der Komprimierung einstellen und das Ergebnis am Bildschirm sofort sehen kann.

Oben: Der Grad der JPEG-Komprimierung kann per Schieberegler oder numerisch eingestellt werden.

Komprimierung: Kleine Dateien, kurze Wege

Es gibt aber noch einen anderen Grund: „Zeit ist Geld“ – dieses Motto gilt in Zeiten des digitalen Transports von Daten ganz besonders. Große Daten, die für Drucksachen zum Einsatz kommen, sind meist Bilddateien. Wer ein Projekt pro Monat abwickelt, für den ist Datenkompression nicht unbedingt ein Thema. Wer aber jeden Tag viele große Daten bewegen muss, für den wird Datenkomprimierung wichtig. Denn Kopier- und Übermittlungszeiten addieren sich, Datenarchive fressen Speicherplatz und die Bildbearbeitungssoftware kann auch mehr Geschwindigkeitsprobleme bekommen, je größer die Bilddaten sind. Wenn man öfter mal hunderte von Fotos von der DVD oder aus dem Web auf die eigene Festplatte kopieren und viele davon bearbeiten, konvertieren oder weiterverschicken muss, wirken sich Dateigrößen auf das Zeitkontingent aus. Da ist man als Grafiker dankbar für jede Zeitersparnis – und ein komprimiertes Datenformat wie JPEG gegenüber dem TIFF-Format trägt dazu bei, Zeit zu sparen.

Wie lassen sich Bildgrößen reduzieren?

Damit taucht man ein in verschiedene Möglichkeiten, die Bildgröße zu verringern, denn das geht zunächst auch ohne Komprimierung. Für viele Drucksachen bekommt man Bilddaten, die größer sind, als man sie für die Belichtung braucht. 300 PPI für ein Farbfoto in der Drucksache reichen für gewöhnlich aus. Mehr PPI bringen keine Qualitätsverbesserung. Dies bezieht sich auf ein herkömmliches Raster. Bei feineren Rasterweiten kann die benötigte Auflösung jedoch höher ausfallen.
Das heißt also z.B.: Wird ein Foto in einer Drucksache mit einer Seitenlänge von 10 x 10 cm abgebildet, so ist es ausreichend, wenn die Bilddatei mit den Maßen 10 x 10 cm 300 PPI Auflösung hat. Sollte die ursprüngliche Bilddatei aber 30 x 30 cm bei 300 pPI groß sein, hätte sie bezogen auf die geforderte, skalierte Abbildungsdimension von 10 x 10 cm eine viel zu hohe Auflösung, die keine Qualitätsverbesserung bringt. Viele Layoutprogramme wie beispielsweise Adobe InDesign lösen dieses Problem in ihrem Export-Dialog für das PDF-X-Format. Dort ist in der Standardeinstellung vorgesehen, dass Bilder, die wesentlich größer sind nach einer Voreinstellung verkleinert werden.

Oben: Zu sehen sind Einstellungen zur „Komprimierung“ bei der PDF-Datei-Erstellung aus Photoshop heraus. Man kann festlegen ab wieviel Auflösung automatisch auf 300 DPI reduziert werden soll. Außerdem lässt sich die interne Bildkomprimierungsart wählen und der Grad der Komprimierung. Für Drucksachen sollte in der Regel „ohne“ Komprimierung gewählt werden.

Was soll Datenkomprimierung können?

Der Vorgang der manuellen Größenanpassung oder DPI-Reduzierung ist noch keine Komprimierung. Denn Komprimierung meint eine automatisiert gesteuerte Datenreduzierung oder Datenverdichtung, die einen speziellen Algorithmus verwendet. Der Algorithmus ist als eine mathematisch-programmiertechnische Anweisung zu verstehen, nach welchen Regeln die Daten eines Bildes reduziert werden sollen. Es gibt zahlreiche Verfahren der Komprimierung, deren Funktionsweise sich letztlich dem Laien kaum erschließt. Für den Anwender sind die drei wesentlichen Unterschiede entscheidend:

  1. Bleibt meine Original-Bilddatei mit ihrem Datenbestand bezüglich Farbtiefe, Tonwertumfang und Auflösung erhalten? Diese einfache Frage hat im Zeitalter mobiler Digitalität eine gewisse Sprengkraft. Denn es gilt: Immer wenn Bilddaten über Datenleitungen transportiert oder auf Medien gespeichert werden, laufen sie Gefahr, komprimiert zu werden. Alle großen Anbieter von Cloud- oder E-Mail-Lösungen wie Google, Microsoft oder Amazon, bei denen man Bilder hochladen oder verschicken kann, komprimieren diese Dateien. Je nach Komprimierungsverfahren werden dabei die Bilddaten mehr oder weniger angetastet. Will man dies vermeiden, dürfte man diese Dienste nicht nutzen und müsste einen Bildworkflow favorisieren, der ausschließlich unkomprimierte Tiffs einsetzt. Die aber sind riesengroß. Eine andere Möglichkeit großer Bilddateien ist das Raw-Format als digitales Negativ, das die Original-Fotodaten so belässt, wie sie aufgenommen wurden.
  2. Wird meine Bilddatei verlustfrei komprimiert? Das TIFF-Format bietet sowohl eine verlustfreie als auch eine verlustbehaftete Komprimierung. Das tut auch das PNG-Format, aber es unterstützt kein CMYK.
  3. Wird meine Bilddatei verlustbehaftet komprimiert? Viele Komprimierungsverfahren bieten verlustbehaftete Ergebnisse. Das JPEG-Verfahren z.B. reduziert den Datenbestand unmerklich selbst dann, wenn man die maximale Auflösung einstellt. Hinzu kommt, dass man bei gelieferten Bilddateien oft nach Augenschein am Bildschirm geht aber nicht genau wissen kann, ob schon bestimmte Bildinformationen weggefallen sind, weil z.B. ein Bildlieferant die Daten komprimiert hat. Bilddateien können eine lange Geschichte haben, immer wieder verwendet werden und dabei weiter – u.U. auch unsachgemäß – komprimiert werden. Der Bildschirm mit seinen leuchtenden RGB-Lichtfarben schönt dabei die Bilder im Hinblick auf das Ergebnis im CMYK-Offsetdruck.

Faktoren, die die Bildqualität beeinflussen

Zu bedenken ist neben der Komprimierung: Konvertiert man ein RGB-Bild in ein CMYK-Bild für den Vierfarbdruck, verliert man unwiederbringlich Farbinformationen. Denn der CMYK-Farbraum ist kleiner. Bei der Konvertierung und Bearbeitung von Bildern geht es also zusammengefasst um verschiedene Kriterien, die für die Abbildungsqualität des Bildes wichtig sind:

  • Bildgröße in Pixeln oder Zentimetern
  • Komprimierung verlustfrei oder verlustbehaftet
  • Farbraum (z.B. RGB oder CMYK)
  • Farbtiefe (z.B. 8 Bit/24 Bit, siehe dazu Folge 6 unserer Reihe)

Dabei wirken sich Komprimierungen unterschiedlich aus. Verlustbehaftete Komprimierungen wirken bei flächigen Motive mit wenigen Details anders als bei detailreichen Fotos oder Illustrationen.

Oben: Unter den Einstellungen von „Google Fotos“ hat man die Möglichkeit, Fotos in Originalgröße nachträglich auf „Hohe Qualität“ herunterzukonvertieren. Dafür nutzt man den Button „Speicherplatz freimachen“.

Automatisches Konvertieren im Alltag

Die digitale Welt wimmelt von Abläufen für die Bilddatenbearbeitung und deren Komprimierung, über die man sich oft kaum Gedanken macht. Zwei Beispiele:

    • „Google Fotos“ ist ein großer Cloud-Dienst, in den man seine Fotos etwa vom Handy oder zwischen PCs hochlädt und synchronisiert. Dazu hat man zwei Optionen: Entweder hat man in der Google-Foto-Cloud unbegrenzten Speicherplatz, allerdings werden dafür die Fotos, die größer als 16 Megapixel groß sind, automatisch auf diese Größe heruntergerechnet. Man hat hierbei also einen Verlust der Auflösung und Datenmenge. Bei der zweiten Option kann man die volle Auflösung hochladen, allerdings nur solange bis das kostenlose Speicherkontingent von 15 Gigabyte ausgeschöpft ist, was bei hoher Auflösung der Bilder schneller passieren kann. Aber auch unabhängig davon, welche Option man wählt, werden alle Bilddaten von Google komprimiert, um Platz zu sparen.

Oben: Hier wird in „Google Fotos“ angezeigt, wieviel Platz man durch die Datenmengenreduzierung der hochgeladenen Bilder sparen kann. Hier wäre es rund 360 MB.

  • Auch der Clouddienst Dropbox komprimiert die Dateien verlustfrei. Dazu wird die verlustfreie Komprimierungssoftware Lepton eingesetzt, die die Dateigröße um über 20% reduziert.

Oben: Die Voreinstellungen für den Kamera-Upload unter Dropbox.

Man kann also davon ausgehen, dass alle Bilddaten, die man in der Cloud speichert oder per Mail verschickt, für Archivierung oder Transport auf irgendeine Weise komprimiert werden. In der Regel sollte dies verlustfrei erfolgen.

Wie wird komprimiert?

  • Ein Komprimierungsalgorithmus analysiert ein Bild und versucht Einsparpotenziale zu ermitteln. Die liegen oft in der datenmäßigen Zusammenfassung ähnlicher Bildbereiche.
  • Bei der verlustbehafteten Kompression werden Farbbereiche zusammengefasst und Farbnuancen reduziert. Dabei kommen aber z.B. beim JPEG Filter zum Einsatz, die berücksichtigen, wie der Mensch Bildinformationen wahrnimmt. Der Algorithmus trägt also der menschlichen Wahrnehmung Rechnung.
  • Komprimierung als Dateigrößenreduzierung wird oft erzielt, indem man gleiche Pixelstrukturen in einer Art Inhaltsverzeichnis ablegt. Anstatt eine komplexe Struktur öfters zu wiederholen, muss anstatt dessen nur noch ein Zahlenwert als Name der Pixelstruktur gespeichert werden – das spart Platz.
  • Bei der sogenannten progressiven Kompression werden mehrere Dateien insgesamt analysiert und zusammen dateiübergreifend komprimiert. Je ähnlicher sich die Dateien bzw. ihre einzelnen Bestandteile sind, desto höher ist das Einsparpotenzial.
  • Das ZIP-Format oder das RAR-Format als verlustfrei komprimierte Datencontainer unterstützt dies nicht. Der Gesamtdatenbestand kann aber geteilt werden, damit die Daten z.B. auf mehrere Datenträger wie DVDs verteilt werden können.

Oben: Per Klick mit der rechten Maustaste auf eine Datei kann man unter MacOS etwa eine Bilddatei in eine ZIP-Datei komprimieren.

Fazit: Was ist bei der Komprimierung zu beachten?

  • Dateigröße: Die Dateigröße soll reduziert werden. Hat man es mit Projekten mit hunderten von Bildern zu tun, kann der Einsatz von JPEGs je nach Qualitätsanspruch Sinn machen. Es ist zu entscheiden, ob eine verlustfreie Komprimierung genügend Datenmenge einspart. Für die Belichtung sollten Bilddaten in PDFs aber unkomprimiert sein.
  • Bildqualität: Bei herkömmlichen Drucksachen vor allem mit relativ klein abgebildetem Bildmaterial fällt eine geringe Komprimierung kaum auf. Zumal, wenn es sich nicht um Profifotos handelt. Bei großformatigen detailreichen Bildern vor allem aus den Bereichen Mode (mit feinen Stoffstrukturen), Food, Auto (differenzierte Spiegelungen und Schattierungen) oder allgemein mit Abbildungen, die feine Muster zeigen, sollten in jedem Fall unkomprimierte Bilder oder solche mit verlustfreier Komprimierung verwendet werden. Im Falle von TIFFs sollte also keine verlustbehaftete JPEG-Komprimierung verwendet werden sondern die verlustfreie LZW-Komprimierung (Lempel-Ziv-Welch nach den Namen der Entwickler). Auch die Verfahren RLE (Run-Length-Encoding = Lauflängenkodierung) oder CCITT arbeiten verlustfrei.
  • Weitergabe von Bilddaten und Komprimierungsgrad: Wer Bilder aus unklarer Quelle verwendet, sollte nachforschen, ob es sich um den Originalbilddatenbestand handelt oder ob das Bildmaterial u.U. unnötigerweise bereits komprimiert wurde. Umgekehrt sollte man komprimierte Bilder nur mit entsprechendem Hinweis weitergeben oder auf den Verbleib des Originaldatenbestandes verweisen.
  • Know-how: Das Thema „Komprimierung“ erhält oft seine Relevanz, weil es an Know-how fehlt. Web-Designer lernen eher, wie man richtig komprimiert, weil im Webdesign komprimieren eine Notwendigkeit ist, damit Seiten schnell geladen werden. Im Drucksachenbereich ist Komprimierung kaum ein Thema, nur wenn es um riesige Datenbestände geht. Aber auch hier gilt, dass jedes Bild bestimmte Anforderungen hat, weil Komprimierung motivabhängig ist.
  • Farbverbindliche Kontrollausdrucke: Der Designer als möglicher Komprimierungsanwender kann die Auswirkung der Komprimierung nur nach Augenschein beurteilen. Es macht Sinn nach Möglichkeit kalibrierte hochaufgelöste Kontroll-Farbdrucke der Fotos als Grundlage für die Beurteilung der Bildqualität zu nutzen. Oft geht es aber nicht um Komprimierung im eigentlichen Sinne sondern darum, ob man bei einem maximal aufgelösten JPEG einen Unterschied im Vergleich mit einem nicht komprimierten TIFF sehen kann. In vielen Fällen ist das nicht der Fall.
  • Farbräume/Farbwirkung: Nicht nur die Konvertierung beeinflusst die Bildqualität, auch eine zu geringe DPI-Zahl kann das tun. Schon bei der Konvertierung von RGB zu CMYK fallen Farbinformationen weg und verändern teils die Farbwirkung. Auch die Farbtiefe kann hier Einfluss nehmen. Allerdings gibt dies vor allem dann, wenn man das Bild noch bearbeiten will, wofür eine höhere Farbtiefe hilfreich ist, um Tonwerte nicht ins Weiße abreißen zu lassen.

Linkliste

Komprimieren kann man JPGs oder PNGs in allen gängigen Bildbearbeitungsprogrammen. Es gibt aber auch spezialisierte Kompressionssoftware, die aber eher für Webdesign geeignet ist.

    • Für JPEG: JPEGmini
    • Für PNG: PNGquant Auf der Webseite finden sich weitere Tools für verschiedene Betriebssysteme.
    • Ein Komprimierungstool als Webanwendung: tinyPNG
    • Kompressions-Stapelverarbeitung mit der Software irfanview

 

Für Sie zusammengefasst als Infografik:
Komprimierung: Kleine Daten & kurze Wege

Ralf Wasselowski

Unser Gastautor: Ralf Wasselowski. Er betreibt die Agentur Conceptbüro in Essen und ist ein Kenner der Design-, Grafik- und Werbebranche. ©Ralf Wasselowski


Bisher in der Reihe „Datenformate“ erschienen:
Von Pixel- und Bitmap-Bildern

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