Ich bin bei Google+ über den interessanten Beitrag von Robert Scoble zu einem neuen jpeg-Kompressionsalgorithmus gestoßen. Generell mag ich Kompression. Aber wie ist es in diesem Fall? Kann jpegmini sein Versprechen 5x kleiner Bilder ohne signifikanten Qualitätsverlust einlösen?

Erstmal eine kleine Erklärung, was Kompression in der Informationstechnologie bedeutet, wo die Vor- und Nachteile sich verstecken.

Eine Information, wie z.B. ein Bild, besteht aus Daten. Das Bild ist in Daten kodiert und das Format definiert die Dekodierung der Daten in eine darstellbare Anzeige des Bildes. Dabei besteht ein einfaches Bild aus einer Breite X und eine Höhe Y. Nehmen wir die des aktuellen TV-Format HD, so besteht ein Bild aus 1920 x 1080 Bildpunkten, auch Pixel (Kunstwort für Picture cell oder Bildzelle) genannt. Jedes dieser Pixel hat eine Farbe die sich aus RGB sprich  Rot, Grün und Blau additiv (additives Farbschema) zusammenmischt. Jede dieser Farben hat einen minimalen und einen maximalen Wert. Das ist in der Computerwelt das Byte, welches 256 Zustände haben kann und 8 Bit lang ist. Die maximale Anzahl von Farbabstufen in einem "normalen" Bild beträgt somit 256 * 256 * 256 Farben. Das ergibt 16.777.216 Farben. ...oder wir rechnen einfach die Bits auf. Das sind 8 + 8 + 8 = 24 Bit. Das ist ein gebräuchlicherer Wert für die Farbvielfalt die ein optisches Erfassungsgerät differenzieren kann.
Aus diesen Werten ergibt sich der Speicherbedarf eines unkomprimierten Bildes. 1920 * 1080 = 2073600 Bildpunkte (entspricht abgekürzt 2 MegaPixel) multipliziert mit 3 Byte => 6220800 Byte => 6075 Kilobyte => 5,93 Megabyte (1024). Diese Daten können mit einer sehr geringen Rechenlast direkt in darstellbare Bildpunkte umgesetzt werden.

Was macht nun genau die Kompression?

Eine Kompression fasst redundante Muster zusammen. Muster können viele, aufeinanderfolgende gleichfarbige Pixel sein. Diese werden dann in ihrer Menge und der Anfangs und Endposition zusammengefasst und kompakter gespeichert. Dazu werden Mustererkennungsangorithmen durchlaufen. Das ist der Teil der Kompression, die Zeit kostet. Eine verlustfreie Kompression erlaubt es das Ursprungsbild nach der Kompression und Dekompression in der gleichen Form wieder darstellen zu lassen. Eine verlustbehaftete Kompression hingegen verändert das Bild je nach Kompressionsstärke in der Form, dass die Muster sich effizienter zusammenfassen lassen. Diese Veränderung geht ab einem bestimmten Punkt zu Lasten der Bildqualität. Ferner ist es so, dass eine Kompression und Dekompression rechenintensiver sind. Das bilderzeugende wie bilddarstellende System benötigt mehr Rechenleistung.

JPEG beschreibt ein Speicherformat für verlustbehaftete Kompression. Im JPEG-Format gibt es verschiedenen mehr oder weniger aggressive Kompressionstechiken. Eine neue, auf bestehender Kompression im JPEG-Format entwickelte ist jpegmini. Es verspricht eine höhere Kompression bei gleichzeitig besserem Erhalt der Bildqualität. Das nennt man Fortschritt!

Welche Vorteile hat jpegmini gegenüber bestehenden Kompressionstechniken?

Es hätte den Vorteil, sofern der Algorithmus in einer Kamera implementiert würde den Speicherbedarf von Fotografien stark zu reduzieren ohne die Bildqualität stark zu beieinträchtigen. Leider ist es zur Zeit so, dass die Kompression von Bildern nur als Cloud-Lösung bzw. als Desktopapplikation angeboten wird. Somit wird der gesamte Vorteil in Anbetracht der günstigen Speicher stark geschmälert. Wenn ich weiter den Gewinn der Kompression relativiere und professionelle Fotografen mit Bilderfluten nehme, dann löst sich der Vorteil vollständig auf.

Wieso sehe ich das so?

Der Fotograf hegt den größten Anspruch an sein Bildmaterial. Der Fotograf arbeitet aber mit einem sogenannten RAW-Format. Das ist ein verlustfrei komprimiertes, proprietäres und somit herstellerabhängiges Bildformat, dass mehr Informationen über das Foto beinhaltet, als das "Endformat" JPEG. Der qualitätsbewusste Fotograf archiviert seine Fotografien als in einem verlustfreien Format. Ein Negativ, wenn man so will. Der Hobby- und Smartfonknipser kann die Qualitätsunterschiede bzw. den Qualitätsgewinn von konventionellem JPEG und jpegmini nicht erkennen und sieht keine weitere Notwendigkeit seinen gesammten Datenbestand (die "großen" JPEGs) die Cloud hochzukopieren um dann 1/5tel große jpegminis wieder herunterzuladen. Datastorage-Provider und Online-Fotostorages sind mögliche Zielgruppen von jpegmini. Aber ob die Interesse haben, hängt schwer davon ab, wie teuer die Lizensierung ist und in welchem Verhältnis diese zu den Kosten für Speichermedien steht. Wie gering der Unterschied zwischen den bisherigen Möglichkeiten eines konventionell gespeicherten JPEG im Vergleich zu einem mit jpegmini und zwei Stufen "progressiv" komprimierter Bildausschnitte ist zeigen die folgenden Bilder.

Der Ausgangspunkt für meine Tests ist ein Promotion-Bild der Seite www.jpegmini.com, welche die Bilder im Original wie in ihrem reduzierten Format anbietet. Die Kompressionen im Format JPEG Progressiv 75% wie auch Progressiv 50% habe ich vom Original angefertigt, so wie auch das jpegmini entstanden ist. Der Bildbereich ist nur ein kleiner Ausschnitt bei 200%.

  • Das Original hat eine Größe von 5,33 MB
  • das jpegmini lediglich 1,17 MB
  • das Progressiv 75% hat 2,14 MB
  • und zuletzt das Progressiv 50% nur 0,87MB

Der Vergleich (Animated GIF) im "Blinktest"

Original zu jpegmini

Original vs. jpegmini bei 200% Zoom

Original zu progressiv 75%

Original vs. progressiv 75%

Original zu progressiv 50%

Original vs. progressiv 50%

jpegmini zu progressiv 75%

jpegmini vs. progressiv 75%

jpegmini vs. progressiv 50%

jpegmini vs. progressiv 50%

Wenn ich mir die Test so ansehe, dann muss ich schon in wirklich großen Dimensionen denken um einen Gewinn für die Welt und somit auch einen Markt für die Dienstleistung der Bildkompression von JPEG zu finden. Die Kompression ist zweifelsfrei nicht schlecht aber so überwältigend viel besser als bestehende JPEG-Kompression (die in nahezu jeder Bildbearbeitung und Bildkonvertierung vorzufinden ist) wie jpegmini einen glauben lassen möchte ist sie nicht. Wenn jpegmini von 10% höherer Kompression bei gleicher Qualität sprchen würde, wäre ich dabei. Aber 5x höhere Kompression bei gleicher Qualität gegenüber bestehender Kompression liefert jpegmini definitiv nicht.

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