JPG gegen PNG

Technische Grundlagen

JPG (JPEG) ist ein verlustbehaftetes, blockbasiertes Bildformat. Der Encoder teilt das Bild in 8x8-Pixel-Blöcke ein, wendet eine diskrete Kosinustransformation (DCT) an, um jeden Block von räumlichen Pixeln in Frequenzkoeffizienten umzuwandeln, und quantisiert dann diese Koeffizienten, wobei hochfrequente Details verworfen werden, auf die das menschliche Sehen am wenigsten empfindlich ist.^[1]Die verbleibenden Koeffizienten werden mit Entropie-Codierung komprimiert.

PNG (Portable Network Graphics) ist ein verlustfreies Format, das jeden Pixel exakt speichert. Es wendet zeilenweise Vorhersagefilter und dann den DEFLATE-Algorithmus an, eine Kombination aus LZ77-Wörterbuch-Matching und Huffman-Codierung, sodass das ursprüngliche Bild bei der Dekompression Bit für Bit rekonstruiert wird.^[3][4]

Farbe und Transparenz

JPG codiert Bilder im YCbCr-Farbraum und unterabtastet üblicherweise die Chrominanzkanäle (typischerweise 4:2:0), speichert Farben mit niedrigerer Auflösung als Helligkeit, weil das Auge empfindlicher für Luminanz ist.^[2]JPG hat keinen Alphakanal und kann daher keine Transparenz speichern.

PNG unterstützt 8 oder 16 Bits pro Kanal sowie einen vollständigen Alphakanal, was variable pixelweise Transparenz ermöglicht.^[3]PNG unterstützt auch einen indizierten Farbmodus mit einer Palette von bis zu 256 Farben, der für einfache Grafiken verwendet wird, um die Dateigröße zu reduzieren.

Komprimierungsverhalten

Da JPG Daten verwirft, erreicht es viel kleinere Dateien als PNG bei Bildern mit kontinuierlichem Farbverlauf wie Fotografien, bei denen graduelle Farbübergänge effizient komprimiert werden und die verworfenen Details nicht leicht wahrgenommen werden.^[1]PNG erzeugt kleinere Dateien als JPG bei Bildern mit großen Flächen von Volltonfarbe, scharfen Kanten oder Text, bei denen seine verlustfreien Vorhersagefilter starke Redundanz finden und JPGs Blocktransformation sichtbare Artefakte einführt.

Bei einer typischen Fotografie ist ein verlustfreies PNG mehrmals größer als ein visuell vergleichbares JPG.

Artefakte und Generationsverlust

JPG-Komprimierung erzeugt charakteristische Artefakte: Blockierung entlang des 8x8-Gitters und Klingeln (Halos) um hochkontraststarke Kanten wie Text. Diese Artefakte nehmen zu, wenn die Qualitätseinstellung gesenkt wird.

Jedes Mal, wenn ein JPG dekodiert, bearbeitet und erneut gespeichert wird, wird die verlustbehaftete Komprimierung erneut angewendet, sodass sich die Qualität kumulativ verschlechtert, eine Eigenschaft, die als Generationsverlust bekannt ist.^[1]PNG ist verlustfrei und weist keine Artefakte und keinen Generationsverlust auf: wiederholtes Speichern hinterlässt das Bild unverändert.

Standardisierung und Unterstützung

JPEG wurde als ITU-T Recommendation T.81 und ISO/IEC 10918-1 standardisiert, wobei die JFIF-Dateikonvention definiert, wie die komprimierten Daten als Datei gespeichert werden.^[1]PNG wird vom W3C definiert und wurde als ISO/IEC 15948 veröffentlicht; es wurde Mitte der 1990er Jahre teilweise als patentfreier Ersatz für GIF erstellt.^[3][4]Beide Formate werden von allen großen Webbrowsern, Betriebssystemen und Bildbearbeitungsprogrammen unterstützt.

Typische Anwendungen

JPG wird überwiegend für Fotografien und komplexe natürliche Bilder verwendet, einschließlich digitaler Kameraausgaben und der meisten fotografischen Inhalte im Web. PNG wird für Grafiken verwendet, die Transparenz, scharfe Kanten oder exakte Reproduktion erfordern, wie Logos, Symbole, Screenshots, Strichzeichnungen und Bilder, die über unterschiedliche Hintergründe zusammengesetzt werden.

Viele Workflows speichern ein Masterbild in einem verlustfreien Format (PNG oder einem anderen) und exportieren eine JPG-Kopie zur Verbreitung, wenn kleine Dateigröße Vorrang hat.