Getreu dem Motto „Never touch a running system“ speichern Fotografen nun schon seit über 25 Jahren ihre Bilder als JPEG-Dateien. Wir haben uns auf die Suche nach Alternativen gemacht, die der Leistung moderner Kameras gerecht werden können.
Bei den meisten Spiegelreflex- und auch spiegellosen Kameras hat der Fotograf die Wahl, wenn es darum geht, Fotodaten abzuspeichern: Meist wird ein Rohdatenformat angeboten, das je nach Hersteller anders aussieht und generell für einen höheren Spielraum in der Nachbearbeitung sorgt. Auf der anderen Seite speichert jede Digitalkamera die Aufnahmen auch im JPEG-Format. Dieses zielt auf eine überschaubare Dateigröße bei akzeptabler Qualität. Der Austausch zwischen verschiedenen Systemen wird durch eine eindeutige Beschreibung der verlustbehafteten Codierung sichergestellt. Der Komprimierungsgrad ist beinahe frei wählbar. Dabei belegen JPEGs nur etwa fünf bis zehn Prozent des Speicherplatzes im Vergleich zu Rohdaten. Doch Einstellungen wie Weißabgleich, Farbton oder Scharfzeichnung sind nicht separat gespeichert, sondern ins Bild „eingebrannt“.
Die Umrechnung der Bildinhalte erfolgt bei JPEG zunächst nicht ohne Verlust. In mehreren Verarbeitungsschritten runden die Algorithmen Datenwerte, zusätzliche Filter reduzieren diese im Umfang. Obwohl die JPEG-Norm insgesamt 41 verschiedene Dateiformate definiert, haben sich seit der Einführung im Jahr 1992 nur zwei Varianten durchgesetzt. Beide Codierungen erfassen dabei nur eine Farbtiefe von 8 Bit, also 256 Werte pro Farbkanal (bei RAW 12 oder 14 Bit).
Ausgangsbild mit Überbelichtung im Bereich des Himmels.
Stillstand oder Fortschritt?
Für den Druck einer Aufnahme in sehr hoher Qualität ist das Leistungsspektrum des JPEG-Formats also nicht ausreichend. Um die Jahrtausendwende entwickelte die Joint Photographic Experts Group deshalb einen Nachfolgestandard: Das JPEG 2000 genannte Format ermöglicht ebenfalls eine verlustfreie Kompression und zugleich mehr Farbtiefe. Außerdem legten die Entwickler besonderen Wert auf Zusatzfunktionen wie eine selektive Komprimierung, Transparenz im Bild und die Integration von mehreren Farbprofilen. Der neuere Standard war von Anfang an allerdings nicht kompatibel zum alten JPEGFormat. Aufgrund von Patentproblemen unterstützen mittlerweile nur noch wenige Programme JPEG 2000.
Mit JPEG XR („extended range“, engl.: vergrößerter Bereich) stellte Softwareriese Microsoft im Jahr 2009 einen eigenenNachfolger vor. Das Format unterstützt Farbtiefen bis zu 32 Bit pro Kanal und basiert im Wesentlichen auf dem HD-Photo-Format. Die Speicherung der Daten erfolgt zwar in einem dem TIF-Format verwandten Container, von allen verfügbaren Browsern zeigt allerdings nur der Internet Explorer die Bilddateien zuverlässig an.
Neuer Container, neues Glück
Anders als die beiden bisher genannten, weiterentwickelten JPEG-Formate konnten sich auch andere Container über die Jahre in der digitalen Fotografie einen festen Platz sichern. Das sogenannte „Tagged Image File Format“, kurz TIFF, kommt vor allem beim rechnerunterstützten Setzen von Texten und Bildern in Verlagen zum Einsatz. Der Container unterstützt nativ das CMYK-Farbmodell und kann Aufnahmen mit bis zu 32 Bit Tiefe pro Farbkanal speichern. Obwohl ein typisches TIFF-Bild ein Mehrfaches der Dateigröße eines verlustbehafteten JPEG-Fotos aufweist, hat sich das Format über die Jahre zum Austausch von Bildern in hochauflösender Druckqualität etabliert.
Die Nikon Z 6 kann direkt im TIFF-Format speichern. In dem Fall im RGB-Farbraum.
Ein modularer Aufbau mit fast beliebig wählbaren Informationsfeldern, sogenannten Tags, in der einleitenden Codierung des TIFF-Containers bietet enorme Flexibilität im Einsatz. Unterschiedliche Kompressionsverfahren, das Speichern von Zusatzinfos, verwendete Farbräume oder sogar mehrere Bilder in verschiedenen Versionen können in einer einzigen Datei gespeichert werden. Die große Komplexität des Formats ist allerdings gleichzeitig dessen größte Schwäche, denn: Für viele verschiedene Anwendungsbereiche haben sich seit der Einführung des Containers im Jahr 1986 mindestens genauso viele Varianten entwickelt. Eine Standardisierung des Formats hat bislang nur im Hinblick auf ein absolutes Minimum des Funktionsumfangs stattgefunden. Somit kann auch nicht jedes Programm immer alle möglichen Versionen des Dateiformats öffnen. Dies ist natürlich mit ein Grund dafür, dass sich TIFF bislang als Container für allgemein gebräuchliche Bilder im Internet nicht durchsetzen konnte.
Ein Dateiformat für alle Fotografen
Mit dem Digital-Negative-Format, kurz DNG-Format, unternahm Hersteller Adobe Systems im Jahr 2004 auf Basis des TIFF-Formats den Versuch, einen einheitlichen Container für verlustfrei codiertes Rohdatenmaterial zu schaffen. Feste Regeln für die Kompression sollten sowohl die Portabilität der Dateien als auch deren Kompatibilität mit verschiedenen Programmen sicherstellen. DNG erlaubt es, Bildinformationen mit 32 Bit Farbtiefe und Informationen zur Transparenz zu speichern.
Dank der von TIFF geerbten Flexibilität ist es im DNG-Format zudem möglich, Rohdaten von Sensorexoten, wie zum Beispiel dem Foveon-Bildchip von Sigma, unverändert zu speichern. So kommt das Format bei diesem Unternehmen bereits direkt in den Kameras zum Einsatz. Auch Leica, Hasselblad, Pentax sowie Drohnen-Profi DJI und einige Smartphone-Hersteller unterstützen das Format mittlerweile nativ.
Chancen, aber auch Nutzen?
Noch vor dem JPEG-Format rangiert Portable Network Graphics, kurz PNG auf Platz eins der am meisten im Internet verwendeten Grafikformate. Die großen Vorteile im Vergleich zu den Konkurrenten: PNG ist in der Lage, verlustfrei zu komprimieren, bietet theoretisch bis zu 64 Bit Farbtiefe und kann Transparenz im Bild per Alphakanal speichern. Besonders bei Vektorgrafiken wie Logos oder einfachen Grafiken kommt der Container deshalb vorrangig zum Einsatz. Doch auch für Fotografen lohnt sich ein Blick auf das Format, denn als Alternative zu JPEG bringt es weitere interessante Merkmale mit. So können PNG-Dateien ebenfalls gestreamt werden. Das bedeutet, dass ein Bild nicht erst vollständig geladen werden muss, bevor es auf dem Bildschirm erscheint. Eine Patentbeschränkung ist bei PNGs nicht vorhanden, jeder Programmierer könnte das Format somit ohne die Zahlung von Lizenzgebühren in seinen Programmen verwenden.
Doch auch PNG ist in seinem Leistungsspektrum eingeschränkt: Der Container bietet keine Unterstützung des CMYK-Farbmodells, das die technische Grundlage des Vierfarbdrucks ist. Aufnahmen müssen also vor dem Druck konvertiert werden. Ein Vorgang, der für Fotografen generell unerlässlich ist, das Speichern von Fotos in der Kamera erfolgt ohnehin nur in RGB. Wer dennoch direkt aus diesem Container drucken will, muss davon ausgehen, dass die Farben leicht verändert auf dem Papier landen. Meta-Informationen speichert PNG nicht nach EXIF- oder IPTC-Standard, sondern in einem eigenen Format. Ein Foto erreicht im verlustfreien PNG-Container auch nie die geringere Dateigröße einer JPEG-Aufnahme. Es ist deutlich mehr Speicherplatz nötig, bei Fotos schnell ein Vielfaches.
Direkter Vorgänger von PNG ist das Graphics Interchange Format, kurz GIF. Fotos legt das Dateiformat zwar verlustfrei ab, dennoch ist dafür noch mal mehr Platz als im PNG-Format nötig. So kam GIF als Container für Fotos nur bis zur Einführung des direkten Nachfolgers PNG in größerem Umfang zum Einsatz. Heute werden fast nur noch kurze Animationen, sogenannte Animated GIFs, oder simple Grafiken mit wenigen Farben in diesem Container gespeichert.
Das Format der Zukunft?
Bereits im Jahr 2000 präsentierte die Moving Picture Expert Group (MPEG), die auch für den gleichnamigen Standard für Videofilme verantwortlich zeichnet, eine eigene Alternative zum JPEG-Format. Der High Efficiency Image File Container, kurz HEIF, wurde 2013 als allgemeiner Standard akzeptiert und ist seit der Einführung von Apples iOS Version 11 im Jahr 2017 das vorherrschende Dateiformat für Fotos auf iPhone, iMac & Co.
Das HEIF-Format ist seit der Einführung von Apples iOS Version 11 im Jahr 2017 das vorherrschende Dateiformat für Fotos auf iPhone, iMac & Co.
Mit einer Farbtiefe von zehn Bit pro Kanal sind HEIF-Dateien im Vergleich zu JPEGs nur halb so groß – bei gleicher oder mitunter sogar besserer Qualität. Die Codierung orientiert sich am bewährten H.265-Standard, der besonders hochauflösende UHD-Videos zuverlässig verkleinert. Zusätzlich zu den reinen Pixelinformationen ist der Container in der Lage, Alphakanäle für Transparenz, Tiefeninformationen, Sequenzen aus mehreren Einzelbildern und sogar Audiodaten sowie Textinformationen zu speichern. Besonders für Anwendungen rund um die Virtual- oder Augmented Reality ist das HEIF-Format somit bestens gerüstet.
Aktuell ist der Funktionsumfang des JPEG-Containers für die meisten Fotografen noch mehr als ausreichend, die Vorteile überwiegen die Nachteile deutlich. Das Format ist im Vergleich zu anderen recht weit verbreitet, beinahe alle aktuellen Digitalkameras unterstützen die JPEG-Codierung nativ. Zugegeben: Limitierungen sind vorhanden, andere Containerformate bieten mehr Farbtiefe, bessere Kompression oder auch die Möglichkeit, verlustfrei Daten zu speichern. Fotografen können sich also Gedanken machen, ob die Vorteile von TIFF oder PNG die Nachteile von JPEG für den jeweiligen Verwendungszweck überwiegen. Trotz leistungsfähiger potenzieller Quasi- Nachfolger wie HEIF oder auch Googles Bildformat WEBP bleibt JPEG aber wohl auch nach 25 Dienstjahren noch einige Zeit im Einsatz. Eine etwas umfangreichere Frischzellenkur des angestaubten Containers wäre zwar wünschenswert, dürfte aber aus Kompatibilitätsgründen am Ende nur mit enormem Aufwand zu realisieren sein.
