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Weniger Daten
Das JPEG-Format (Joint Photographic Expert Group) beinhaltet Funktionen zur verlustbehafteten Datenkomprimierung.
Was (umgangssprachlich) als JPEG-Dateiformat bezeichnet wird, ist eigentlich das JFIF-Dateiformat, was für JPEG File Interchange Format steht. Gegenüber der Original-JPEG-Definition weist es einige Einschränkungen auf: Als Farbraum ist nur noch YUV* und nicht mehr RGB zugelassen. Beschränkung auf Huffman-Kodierung. Als Dateiendung wird meistens .jpg (seltener .jpeg oder .jpe) oder .jfif verwendet.
Der JPEG-Algorithmus teilt ein Bild in 8×8 Pixel grosse «Kacheln» auf. Danach durchlaufen die Kacheln die folgenden Prozessschritte:
- Farbraum Konversion (verlustfrei)
- Subsampling (verlustbehaftet)
- Reduktion der redundanten Daten (DCT) (verlustbehaftet)
- Entfernung der Daten, die für das menschliche Wahrnehmungsvermögen weniger wichtig sind (Quantisation) (verlustbehaftet)
- Kompression der verbleibenden Daten aufgrund der statischen Ausnutzung der Redundanz (Huffman Encoding) (verlustbehaftet)
Wichtig: JPEG ist kein Format sondern ein pixelverändernder Algorithmus. Viele ähnliche Pixel erreichen eine hohe Kompression. Viele verschiedene Pixel erreichen eine niedrige Kompression.
Nutzen und Gefahren des JPEG
Durch die Datenreduktion der Kompression entstehen in Randzonen von Ton- und Farbwechseln Fraktale, die als störende Effekte auffallen. Fraktale tretten mit zunehmender Kompressionsrate auf und zeigen die Aufteilung der Pixel in 8×8-Gruppen.
Eine weitere Gefahr der Kompression von Bilddaten ist die des mehrfachen Sicherns. Dadurch werden bestehende Fraktale wiederholt komprimiert und die Bildinformationen können zerstört werden.
Die Komprimierungsrate ist sujetabhängig. «Flache» Tonbereiche mit wenig Modulation und Detailreichtum sind ideal und werden stark komprimiert. «Unruhige», stark modulierte Bildbereiche werden wenig komprimiert.
Freisteller und JPEG
Bilddaten, welche im Photoshop auf weissen Hintergrund freigestellt werden, erhalten an den Bildkanten oft starke Farbtonkontraste. Gerade diese Bildstellen sind anfällig auf JPEG-Fraktale.
Auf den ersten Blick sehen komprimierte Freisteller sauber aus. Erst durch eine starke Aufstellung der Gradation wird sichtbar, dass in den Randkonen Restwerte von Farbinformationen entstanden sind.
Je nach Verwendung der Datei, werden diese 2 bis 3% Farbinformationen interpretiert und beispielsweise beim Drucken sichtbar gemacht. Die Wiedergabe wird unbrauchbar.
*Was ist YUV? Das sagt Wikipedia:
Das YUV-Farbmodell wird beim analogen Farbfernsehen nach den Normen PAL und NTSC verwendet.
Es verwendet zur Darstellung der Farbinformation zwei Komponenten, die Luminanz (Lichtstärke pro Fläche, luma) Y und die Chrominanz (Farbanteil, chroma), wobei diese wiederum aus den zwei Unterkomponenten U und V besteht. Mehr …