Zwei JPEG-Encoder können aus demselben Foto unterschiedlich große Dateien erzeugen, obwohl in beiden Programmen dieselbe Qualitätszahl gewählt wurde. Der wichtigste Grund: Qualitätsstufen wie 80 oder 90 sind nicht standardisiert. Jeder Encoder kann daraus andere Quantisierungstabellen, Farbauflösungen und Optimierungsverfahren ableiten. Für einen fairen Vergleich müssen deshalb nicht die Reglerwerte, sondern Bildinhalt, Abmessungen, Farbabtastung, Metadaten und sichtbare Qualität übereinstimmen.
Eine Qualitätszahl ist kein einheitlicher JPEG-Wert
Im JPEG-Dateiformat gibt es keinen allgemeingültigen Qualitätsregler von 0 bis 100. Eine Bildbearbeitung übersetzt ihre frei gewählte Qualitätsstufe intern in Quantisierungstabellen. Diese Tabellen bestimmen, wie stark die bei der Kompression berechneten Frequenzanteile vereinfacht werden.
Ein Encoder kann bei Stufe 80 relativ viele Bildinformationen behalten, während ein anderer bei 80 deutlich stärker quantisiert. Die Dateien unterscheiden sich dann nicht deshalb, weil einer grundsätzlich effizienter arbeitet, sondern weil tatsächlich verschiedene Kompressionsstärken verwendet wurden.
Auch Bezeichnungen wie niedrig, hoch oder maximal sind nur innerhalb des jeweiligen Programms aussagekräftig. Ein Wechsel der Software bei gleichem Reglerwert ist daher kein kontrollierter Vergleich.
Diese Encoder-Entscheidungen verändern die Dateigröße
Quantisierungstabellen und psychovisuelle Gewichtung
JPEG zerlegt Bildbereiche in Blöcke und beschreibt sie über Frequenzanteile. Bei der Quantisierung werden weniger auffällige Details stärker vereinfacht. Encoder können dafür unterschiedliche Tabellen und Gewichtungen verwenden. Manche erhalten feine Helligkeitsstrukturen stärker, andere sparen mehr Daten bei Farbdetails oder hohen Frequenzen.
Passende Anleitung öffnen →Passende Anleitung öffnen →Moderne Encoder können ihre Entscheidungen zusätzlich an typische Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung anpassen. Zwei Dateien können dadurch bei ähnlicher Größe verschieden aussehen: Eine bewahrt beispielsweise Kanten besser, während die andere in gleichmäßigen Flächen weniger Rauschen zeigt. Ohne eine visuelle Prüfung lässt sich aus der Dateigröße allein keine Qualitätsrangfolge ableiten.
Chroma-Subsampling reduziert Farbinformationen
JPEG kann die Farbauflösung gegenüber der Helligkeitsauflösung verringern. Häufige Schreibweisen sind 4:4:4, 4:2:2 und 4:2:0. Bei 4:4:4 bleibt die Farbauflösung vollständig erhalten. 4:2:2 reduziert sie in einer Richtung, 4:2:0 in beiden Richtungen.
Eine Speicherung mit 4:2:0 fällt normalerweise kleiner aus als eine Speicherung desselben Bildes mit 4:4:4. Bei Fotos ist der Unterschied oft wenig auffällig. Farbige Schrift, Bildschirmaufnahmen, Diagramme und harte Farbkanten können durch eine reduzierte Farbauflösung jedoch sichtbar unsauber werden.
Einige Programme wählen das Subsampling abhängig von der Qualitätsstufe automatisch. Dadurch kann eine kleine Änderung am Qualitätsregler zugleich das Quantisierungsniveau und die Farbauflösung ändern. Der Größensprung wirkt dann stärker, als es die einzelne Reglerstufe vermuten lässt.
Optimierte Entropiecodierung spart ohne weitere Bildverluste
Nach der verlustbehafteten Quantisierung müssen die entstandenen Werte platzsparend codiert werden. Ein Encoder kann dafür allgemeine Huffman-Tabellen verwenden oder Tabellen erzeugen, die zum jeweiligen Bild passen. Die optimierte Huffman-Codierung kann die Datei verkleinern, ohne die zuvor quantisierten Bilddaten erneut zu verändern.
Dieser Unterschied ist für Encoder-Vergleiche besonders wichtig: Eine kleinere Datei kann hier tatsächlich dieselbe decodierte Bildinformation enthalten. Das ist etwas anderes als eine kleinere Datei durch stärkere Quantisierung oder gröberes Chroma-Subsampling.
Progressive und sequenzielle Speicherung
Ein sequenzielles Baseline-JPEG speichert die Bilddaten in einem üblichen Durchlauf. Ein progressives JPEG verteilt sie auf mehrere Durchläufe, sodass beim Laden zunächst eine grobe und danach eine vollständigere Darstellung entstehen kann.
Progressive Speicherung kann je nach Bild und gewählter Scan-Struktur etwas kleiner oder größer ausfallen. Sie garantiert jedoch keine geringere Dateigröße. Der Vorteil liegt vor allem in der gestuften Darstellung und in möglichen Effekten der jeweiligen Codierungsstrategie.
Farbkonvertierung und Rundung
Vor der eigentlichen JPEG-Kompression werden RGB-Daten üblicherweise in Helligkeits- und Farbkomponenten umgerechnet. Implementierungen können sich bei Farbkonvertierung, Rundung, interner Rechengenauigkeit und Filterung für das Subsampling unterscheiden. Dadurch entstehen bereits vor der Entropiecodierung leicht abweichende Werte.
Solche Unterschiede können sowohl die Dateigröße als auch einzelne Pixel des wieder geöffneten Bildes verändern. Sie sind meist kleiner als die Auswirkungen von Quantisierung und Subsampling, verhindern aber unter Umständen eine bitgenaue Übereinstimmung.
Metadaten gehören zur Datei, nicht zur Bildkompression
EXIF-Daten, Vorschaubilder, GPS-Angaben, Kommentare, XMP-Blöcke und eingebettete ICC-Farbprofile benötigen zusätzlichen Speicherplatz. Ein Encoder übernimmt diese Bestandteile möglicherweise vollständig, ein anderer entfernt sie oder schreibt nur einen Teil davon neu.
Bei kleinen Bildern kann ein umfangreiches Farbprofil oder EXIF-Vorschaubild einen merklichen Anteil der gesamten Datei ausmachen. Ein Größenvergleich ohne Prüfung der Metadaten misst dann nicht nur die Effizienz der JPEG-Codierung.
Das Entfernen eines ICC-Profils ist allerdings keine neutrale Optimierung. Fehlt die Farbraumbeschreibung, können Programme die Farben anders interpretieren. Metadaten sollten deshalb nur entfernt werden, wenn ihre Funktion bekannt ist und sie für den vorgesehenen Einsatz nicht benötigt werden.
Ein fairer Vergleich braucht dieselben Ausgangsbedingungen
Der brauchbarste Test beginnt mit einer einzigen unveränderten Quelldatei. Bereits neu skalierte, geschärfte oder entrauschte Varianten sind keine identischen Ausgangsbilder, selbst wenn Breite und Höhe übereinstimmen.
- Verwende für alle Encoder dieselben Pixelabmessungen und denselben Bildinhalt.
- Deaktiviere automatische Größenänderung, Schärfung, Entrauschung und andere Exportkorrekturen.
- Stelle nach Möglichkeit bei allen Kandidaten dasselbe Chroma-Subsampling ein, etwa 4:4:4 oder 4:2:0.
- Vergleiche Dateien entweder ohne Metadaten oder mit identisch übernommenen Metadaten und demselben ICC-Profil.
- Notiere, ob Baseline- oder progressive Speicherung sowie optimierte Huffman-Codierung verwendet werden.
- Passe die Qualitätsstufen so an, dass die sichtbare Qualität ähnlich ist, statt identische Reglerzahlen vorauszusetzen.
Als Erfolgskriterium gilt nicht die kleinste Datei um jeden Preis. Entscheidend ist, welcher Encoder bei vergleichbarer Darstellung die gewünschte Dateigröße erreicht. Prüfe dafür feine Texturen, Haare, Laub, schräge Kanten, Farbverläufe und kontrastreiche Farbränder bei derselben Vergrößerung.
Was ein abweichendes Testergebnis bedeutet
- Ist eine Datei deutlich kleiner und zeigt mehr Blockbildung, Rauschen an Kanten oder verlorene Texturen, wurde wahrscheinlich stärker quantisiert.
- Wirken farbige Kanten unsauber, während Helligkeitsdetails ähnlich bleiben, ist ein gröberes Chroma-Subsampling eine naheliegende Erklärung.
- Sehen beide decodierten Bilder pixelgleich aus, unterscheiden sich aber in der Größe, kommen vor allem Entropiecodierung, Segmentaufbau oder zusätzliche Metadaten infrage.
- Ist der Größenunterschied nach dem Entfernen vergleichbarer Metadaten fast verschwunden, lag er nicht hauptsächlich am Kompressionsverfahren.
- Bleiben kleine Pixelabweichungen trotz gleicher Quantisierungseinstellungen bestehen, können Farbkonvertierung, Subsampling-Filter oder Rundung beteiligt sein.
Ein kleinerer JPEG-Export ist somit nicht automatisch besser und ein größerer nicht automatisch hochwertiger. Erst die Kombination aus gleicher Ausgangsdatei, abgestimmter Farbauflösung, vergleichbarer visueller Qualität und kontrollierten Metadaten zeigt, welcher Encoder für den jeweiligen Einsatzzweck effizienter arbeitet.
