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Sammlung Digitale Bildbearbeitung

Dateiformate für Bilder und ihre Eigenschaften

JPEG, GIF, TIFF, ... die Liste von Dateiformaten für Bilder ist lange. Dabei hat jedes Format seine individuellen Eigenschaften und damit verbundene Vor- und Nachteile. Wir geben eine Übersicht über die wichtigsten Dateiformate, deren Eigenschaften und Einsatzzwecke.

Welche Dateiformate für Bilder kennst du? Vermutlich kommen dir spontan JPEG, GIF oder TIFF in den Sinn, vielleicht noch PNG oder PDF. Daneben gibt es aber noch viele weitere Dateiformate, welche für das Speichern von Bildern genutzt werden können. Doch warum braucht es überhaupt verschiedene Dateiformate?

Die Vielfalt an Dateiformaten ist nicht aus dem Grund geschaffen worden, um uns Anwenderinnen und Anwender zu verwirren – vielmehr sind die verschiedenen Dateiformate aus einem technischen Bedürfnis heraus entstanden. Jedes Dateiformat hat gewisse Eigenschaften, die es auszeichnet. Mit diesen Eigenschaften sind auch individuelle Vor- und Nachteile verbunden.

In welchem Dateiformat ein Bild gespeichert werden soll, hängt nebst dem Verwendungszweck auch mit der Art des Bildes zusammen. Dabei unterscheidet man im Wesentlichen zwischen Pixel-basierten und Vektor-basierten Bildern.

Pixel-basiert vs. Vektor-basiert

Pixel-basierte Bilder bestehen aus einer definierten Anzahl einzelner Bildpunkte, welche in Zusammenhang mit einer Auflösung stehen (mehr zu diesem Thema in unserem Blogbeitrag zum Thema Bildgrösse und Auflösung). Ein typisches Beispiel für Pixel-basierte Bilder sind Digitalfotos – grundsätzlich aber können alle Abbildungen Pixel-basiert dargestellt werden.

Pixel-basiertes Bild

Vektor-basierte Bilder dagegen bestehen aus Formen, die auf mathematisch errechneten Pfaden basieren. Vektor-basierte Dateien sind nicht an eine Auflösung gebunden und können dadurch beliebig vergrössert werden, ohne dass sich daraus ein Qualitätsverlust ergibt. Zu dieser Kategorie zählen insbesondere Computerzeichnungen wie z.B. Logos, Pläne oder Grafiken. Aber auch Schriftarten (z.B. in Textdokumenten) basieren auf Vektoren.

Vektor-basiertes Bild

Im Folgenden stellen wir die wichtigsten Dateiformate vor, geben einen Überblick über ihre Eigenschaften und nennen einige Beispiele für deren Verwendung.

JPEG

JPEG ist sicher das bekannteste Dateiformat, wenn es um Bilder geht. Der Name geht auf das Gremium Joint Photographic Experts Group zurück, welches die JPEG-Norm entwickelt hat. JPEG ist ein rein Pixel-basiertes Dateiformat.

Bilder, die im JPEG-Format gespeichert werden, werden durch verschiedene Verfahren komprimiert. Damit können im Vergleich zu anderen Formaten sehr kleine Dateigrössen erreicht werden. Je stärker der Komprimierungsgrad, umso kleiner werden die Dateien. Die Komprimierung erfolgt nach dem Prinzip der Quantisierung. Einfach gesagt werden dabei nebeneinanderliegende Pixel, die eine ähnliche Farbe haben, zu einem grossen Pixel verschmolzen. Dadurch wird die Anzahl Farbtöne im Bild reduziert, was in einer kleineren Dateigrösse resultiert. Je höher die Komprimierung gewählt wird, umso weniger Unterschied macht der Algorithmus zwischen den Farbtönen.

Allerdings ist diese Art der Komprimierung verlustbehaftet. Das heisst, die Bildqualität wird bei starker Komprimierung oder durch wiederholtes Speichern schlechter. Diese Qualitätsverluste können nicht rückgängig gemacht werden. Bei JPEG muss man also immer einen Kompromiss zwischen Dateigrösse und Bildqualität eingehen.

Die gute Nachricht ist, dass JPEG auch ohne starke Kompressionsrate gegenüber anderen Dateiformaten klare Vorteile in Bezug auf die Dateigrösse hat. Daher ist eine Qualitätseinstellung zwischen 100% und 80% in der Regel ein guter Kompromiss.

Komprimierung mit hoher Qualität (Dateigrösse 402 kB)
Komprimierung mit niedriger Qualität (Dateigrösse 114 kB). Die Bildung von Farbclustern ist deutlich sichtbar.

JPEG unterstützt den RGB- und CMYK-Farbraum und ist damit sowohl fürs Web als auch den professionellen Druck geeignet – letzteres allerdings nur, wenn die Datei nicht (zu stark) komprimiert wurde. Transparenzen und Sonderfarben sind in JPEG hingegen nicht möglich.

JPEG – Übersicht Dateieigenschaften

Dateiendung .jpg, .jpeg
Bildart Pixel-basiert
Unterstützte Farbräume RGB, CMYK, Graustufen
Farbtiefe bis 8 Bit/Kanal (ca. 16,8 Mio. Farben)
Vorteile Vielseitig einsetzbar, kleine Dateigrösse durch Komprimierung möglich
Nachteile Qualitätsverlust bei zu starker oder mehrmaliger Komprimierung, keine Transparenz möglich
Typischer Einsatzzweck Bilder für Web, für Verwendung in Office-Programmen (Word, PowerPoint), für professionellen Druck (ohne oder mit wenig Komprimierung)

GIF

GIF steht für Graphic Interchange Format und ist eines der ältesten Dateiformate für Bilder im Web. 1987 vom Internet-Pionier CompuServe eingeführt, überdauert das Format (trotz seiner zahlreichen Einschränkungen) bis heute.

Zwischenzeitlich fast in Vergessenheit geraten, erlebte das GIF in den letzten Jahren eine regelrechte Wiedergeburt. Dies vor allem dank seiner Eigenschaft, mehrere Einzelbilder in einer Datei zu speichern, welche dann als Animation abgespielt werden können. Zudem kann GIF eine transparente «Farbe» enthalten. Damit können beispielsweise freigestellte Objekte ohne Hintergrund gespeichert werden.

Einfache Animation mit GIF, die aus mehreren Einzelbildern zusammengesetzt ist. Der Hintergrund wurde hier transparent erstellt.

Auf der anderen Seite stehen aber zahlreiche Nachteile, welche das Format mit sich bringt: So kann GIF maximal 256 verschiedene Farben (inkl. 1 transparenten «Farbe») speichern. Für einfache Grafiken wie das oben gezeigte Beispiel mag dies ausreichend, bei Fotos hingegen resultiert oft eine unbefriedigende Farbdarstellung oder Detailwiedergabe. Daher ist das Format für die Verwendung im Druck ungeeignet. Zudem ist die Kompression im Vergleich zu alternativen Bildformaten (z.B. PNG) schlechter, was in grösseren Dateien resultiert.

Foto gespeichert als JPG, hohe Bildqualität (Dateigrösse: 264 kB)
Foto gespeichert als GIF mit 32 Farben. Der reduzierte Farbumfang macht sich besonders in Farbverläufen (z.B. Himmel) bemerkbar. Zudem ist die Dateigrösse (203 kB) kaum kleiner als beim qualitativ viel besseren JPG-Bild.

Ein weiterer Nachteil des Dateiformats war, dass kommerzielle Softwarehersteller, die GIF verwenden, aufgrund von Patentrechten bis ins Jahr 2006 Lizenzgebühren für den Speicheralgorithmus bezahlen mussten. Dieser Patenschutz führte zur Entwicklung des PNG-Formats als freie Alternative.

Fun Fact: Bis heute herrscht grosse Uneinigkeit darüber, wie der Name auf Englisch korrekt ausgesprochen wird: «gif», also mit hartem G – oder «jif», mit weichem G. Beide Seiten kämpfen mit harten und weichen Bandagen für ihre Auslegung. Steve Wilhite, der Erfinder des Dateiformats, hat sich übrigens für die «jif»-Variante ausgesprochen.

GIF – Übersicht Dateieigenschaften

Dateiendung .gif
Bildart Pixel-basiert
Unterstützte Farbräume RGB, indizierte Farben
Farbtiefe 256 Farben (inkl. Transparenz)
Vorteile Erstellen von einfachen Animationen möglich, Transparenz möglich
Nachteile Eingeschränkter Farbraum (max. 256 Farben), schlechte Farbwiedergabe, nicht für professionellen Druck geeignet, vergleichsweise grosse Dateien
Typischer Einsatzzweck Einfache Animationen und Werbebanner im Web oder in E-Mails

TIFF

Das Tagged Image File Format, oder kurz TIFF, hat sich im Austausch von qualitativ hochwertigen Bilddaten etabliert. Das Dateiformat zeichnet sich besonders durch seine in der professionellen Bildbearbeitung benötigten Eigenschaften aus. So lassen sich Bilder im TIFF-Format verlustfrei speichern, es unterstützt die Farbmodi Graustufen, RGB, CMYK, LAB sowie Volltonfarben (z.B. Pantone), eine Farbtiefe von bis zu 32 Bit, kann Transparenzen und Alpha-Kanäle einschliessen sowie Photoshop-Ebenen und Vektor-Pfade speichern.

Warum aber hat sich das Format bei all diesen Vorteilen nicht auch in der Home- und Office-Anwendung durchgesetzt? Hauptgrund dafür ist sicherlich die Komplexität, welche dem Dateiformat wegen seiner vielen Eigenschaften zugrunde liegt. Viele Office-Programme (z.B. Word, PowerPoint) unterstützen nicht alle Funktionen, welche das Dateiformat beinhalten kann. Zudem sind TIFF-Dateien gross und benötigen damit viel Speicherplatz auf der Festplatte und lange Ladezeiten im Internet.

TIFF – Übersicht Dateieigenschaften

Dateiendung .tif, .tiff
Bildart Pixel-basiert
Unterstützte Farbräume RGB, CMYK, LAB, Graustufen, Bitmap, Duplex, Sonderfarben
Farbtiefe bis 32 Bit/Kanal
Vorteile Verlustfreie Komprimierung (kein Qualitätsverlust auch bei mehrmaligem Speichern), breiter Funktionsumfang für professionelle Bildbearbeitung
Nachteile Komplexes Dateiformat, oftmals nicht mit Office-Programmen kompatibel, grosse Dateigrösse
Typischer Einsatzzweck Speichern von qualitativ hochwertigen Bildern, professionelle Bildbearbeitung

PNG

PNG steht für Portable Network Graphics und wurde als freie Alternative zum Dateiformat GIF entwickelt, dessen Speicheralgorithmus bis 2006 mit Patentforderungen belegt war.

Das Speichern von Dateien erfolgt wie beim TIFF verlustfrei – somit entsteht auch bei mehrmaligem Speichern kein Qualitätsverlust. Das Dateiformat ist aber weniger komplex als dies beim TIFF der Fall ist, weshalb PNG besonders auch für den Einsatz im Web geeignet ist. Inzwischen unterstützen alle modernen Browser das Dateiformat.

PNG unterstützt den RGB-Farbraum, Graustufen und eine indizierte Farbpalette. Zudem beherrscht PNG genau wie GIF Transparenz, wodurch Bilder ohne Hintergrund gespeichert werden können.

Ein grosser Vorteil von PNG ist, dass man damit Bilder mit Transparenzen und somit ohne eine Hintergrundfarbe speichern kann. Das ist z.B. praktisch, wenn man – wie in diesem Beispiel – ein weisses Logo auf einer Farbfläche platzieren möchte.

Nachteil des Dateiformats ist die im Vergleich zu verlustbehafteten Speichermethoden (z.B. JPEG) grössere Dateigrösse. Ausserdem kann ein PNG-Bild nicht als Animation erstellt werden, wodurch es nie vollumfänglich zum eigentlich angestrebten GIF-Ersatz wurde.

PNG – Übersicht Dateieigenschaften

Dateiendung .png
Bildart Pixel-basiert
Unterstützte Farbräume RGB, indizierte Farben, Graustufen, Bitmap
Farbtiefe bis 16 Bit (ca. 281,5 Billionen)
Vorteile Von den meisten Programmen und Browsern unterstützt, grosser Farbumfang, Transparenz möglich, verlustfreie Kompression
Nachteile Keine Animationen möglich, grössere Dateien als JPEG, Farbprofile können nicht eingebettet werden
Typischer Einsatzzweck Bilder in hoher Qualität ohne Hintergrund (z.B. Logos, freigestellte Objekte) für Verwendung in Web und Office-Programmen speichern

EPS

Das Encapsulated Postscript (EPS) Dateiformat wurde 1987 von Adobe entwickelt und basiert auf der Seitenbeschreibungssprache PostScript. Es kann sowohl Pixel- als auch Vektor-basierte Elemente enthalten.

Grundsätzlich spielt das EPS-Dateiformat heute keine grosse Rolle mehr, da seine ursprüngliche Funktion als Austauschformat durch das PDF-Dateiformat ersetzt wurde. Trotzdem ist es noch immer ein beliebtes Format für den Austausch von Vektordateien zwischen verschiedenen Anwendungsprogrammen. Typische Anwendungsgebiete sind technische Zeichnungen wie z.B. CAD-Pläne, Grafiken oder Logos.

EPS – Übersicht Dateieigenschaften

Dateiendung .eps
Bildart Pixel- und Vektor-basiert
Unterstützte Farbräume RGB, CMYK, LAB, Graustufen, Bitmap, Duplex, Sonderfarben
Farbtiefe bis 8 Bit/Kanal (ca. 16,8 Mio. Farben)
Vorteile Kann sowohl Pixel- als auch Vektor-Elemente enthalten, Verwendung von Sonderfarben (z.B. Pantone)
Nachteile Grosse Dateien, Farbprofile können nicht eingebettet werden
Typischer Einsatzzweck Plattform- und Programmübergreifender Austausch von Vektordaten (z.B. CAD-Pläne, Logos, Grafiken)

PDF

Das Portable Document Format wurde vom Softwarehersteller Adobe entwickelt. Ziel war es, ein Datenformat für elektronische Schriftstücke zu schaffen, mit dem eine originalgetreue Wiedergabe unabhängig vom ursprünglichen Anwendungsprogramm und Betriebssystem möglich ist. Eine PDF-Datei ist damit quasi ein virtueller Ausdruck eines Dokuments. 

Somit ist PDF kein Bildformat im eigentlichen Sinne. Vielmehr vereint es verschiedene Dateiformate in einer Datei und übernimmt deren Eigenschaften. So können in einem PDF sowohl Pixel-basierte Objekte (z.B. Fotos im JPG-Format) als auch Vektor-basierte Elemente (z.B. Text, EPS-Grafiken) enthalten sein. Darüber hinaus kann PDF viele weitere Informationen über die Layoutobjekte speichern. Deswegen hat sich PDF auch als Standard für den Austausch von Druckdaten für den professionellen Druck durchgesetzt.

Ein grosser Vorteil von PDF sind umfangreiche Sicherheitsfunktionen, die eingeschlossen werden können. So kann z.B. ein Passwort zum öffnen des Dokuments festgelegt, das Ausdrucken verhindert oder die digitale Weiterbearbeitung eingeschränkt werden. Auch interaktive Elemente wie z.B. Hyperlinks, Lesezeichen oder bearbeitbare Formularfelder können in PDF-Dateien eingebunden werden.

Ein Nachteil des Dateiformats ist, dass sich PDF-Dokumente nicht oder nur begrenzt weiter bearbeiten lassen. PDF sollte also nur für Dokumente verwendet werden, die vom Empfänger möglichst unverändert übernommen werden sollen.

Dateiendung .pdf
Bildart Pixel- und Vektor-basiert
Unterstützte Farbräume (abhängig von enthaltener Bilddatei)
Farbtiefe (abhängig von enthaltener Bilddatei)
Vorteile Programm- und plattformunabhängig, einheitliche Darstellung wie vom Autoren erstellt, Dokument kann mit Passwort geschützt werden
Nachteile Dokumente können nur eingeschränkt bearbeitet werden
Typischer Einsatzzweck Austausch von (nicht veränderbaren) Dokumenten, Druckdaten für professionellen Druck
Autor

Marcel Debrunner

Partner, Strategie und Design

marcel@mind.ch