Was ist Bildkompression?

Die Komprimierung eines Bildes verringert seine Dateigröße. Die Bildkompression kann entweder verlustbehaftet oder verlustfrei sein.

Lernziele

Nach Lektüre dieses Artikels können Sie Folgendes:

  • Definieren Sie die Bildkompression
  • Erklären Sie, warum Komprimierung für die Bildoptimierung wichtig ist.
  • Kontrast zwischen verlustbehafteter und verlustfreier Bildkompression
  • Verstehen gängiger Bildkomprimierungsmethoden und -algorithmen

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Was ist Bildkompression?

Die Bildkomprimierung ist ein Prozess, der die Bilddateien verkleinert. Bei der Bildkomprimierung werden in den meisten Fällen entweder Bytes an Informationen aus dem Bild entfernt, oder ein Bildkomprimierungsalgorithmus wird verwendet, um die Bilddatei so umzuschreiben, dass weniger Speicherplatz benötigt wird. Die Komprimierung eines Bildes ist eine effektive Methode, um sicherzustellen, dass das Bild schnell geladen wird, wenn ein Benutzer mit einer Website oder Anwendung interagiert. Sie ist ein wichtiger Bestandteil von image optimization.

Warum ist die Bildkomprimierung wichtig?

Komprimierte Bilder werden schneller geladen als unkomprimierte Bilder. Dies ist wichtig, denn die Ladegeschwindigkeit von Webseiten und Anwendungen hat einen großen Einfluss auf SEO, Konversionsraten, das digitale Erlebnis des Nutzers und andere wichtige Messgrößen. Die Verbesserung der Web-Performance ist eine der wichtigsten Methoden, mit denen Entwickler Websites optimieren.

Die Bildkomprimierung wird in der Regel zusammen mit anderen Methoden zur Verbesserung der Webleistung eingesetzt. Ein CDN beispielsweise speichert Inhalte im Cache, um sie den Endnutzern schneller zur Verfügung zu stellen. Der Lastausgleich trägt dazu bei, dass Webserver nicht überlastet werden. Die Verwendung von lazy loading kann dafür sorgen, dass die wichtigsten Inhalte einer Webseite noch schneller geladen werden. Insgesamt ist die Bildkomprimierung jedoch oft eine der schnellsten Möglichkeiten, um eine langsame Seitenleistung zu verbessern.

Was ist verlustbehaftete Bildkompression?

Stellen Sie sich einen Reisenden vor, der Kleidung für eine Reise packt. Der Reisende kann alles einpacken, was sein Kleiderschrank hergibt, von Schuhen über Hüte bis hin zu formeller Kleidung. Dies hat jedoch zur Folge, dass der Reisende eine große Menge an Gepäck mit sich herumtragen muss, was ihn verlangsamt und möglicherweise mehr Geld für den Transport kostet. Stattdessen wählt der Reisende die wichtigsten Kleidungsstücke aus und packt sie in einen einzigen Koffer.

So wie unser Reisender nicht seine gesamte Garderobe einpacken musste, müssen die Menschen selten ein ganzes Bild in seiner maximalen Auflösung und seinen größten Abmessungen betrachten. (Die meistgenutzte Desktop-Bildschirmgröße ist 1680x1050 Pixel, und die meistgenutzte mobile Bildschirmgröße ist mit 360x800 Pixeln noch kleiner. Selbst bei diesen Abmessungen ist es selten, dass ein Bild den gesamten Bildschirm einnimmt). In der Regel kann die Qualität und Größe eines Bildes so reduziert werden, dass sie für den normalen Betrachter nicht wahrnehmbar ist - ein Ansatz, der als verlustbehaftete Bildkomprimierung "" bezeichnet wird.

Bei der verlustbehafteten Bildkomprimierung werden die wichtigsten Informationen des Bildes beibehalten, ohne dass jedes einzelne Pixel erhalten bleibt. Es gibt mehrere Arten von verlustbehafteten Komprimierungsalgorithmen, die im Folgenden näher beschrieben werden. Bei allen werden jedoch Informationen aus der Bilddatei entfernt, so dass die Datei aus weniger Bytes besteht.

Verlustbehaftete Bildkomprimierungsverfahren

Viele Bilder im Internet liegen in einem Dateiformat vor, das eine verlustbehaftete Komprimierung verwendet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Bilder schnell geladen werden und nicht zu viel Bandbreite verbrauchen. Gängige Beispiele für verlustbehaftete Komprimierungsmethoden sind:

  • JPEG: Dieses Dateiformat, benannt nach der Joint Photographic Experts Group, ist das wohl am weitesten verbreitete Bildkompressionsverfahren. In der Regel können Dateien mit einem Verhältnis von 10:1 komprimiert werden, wobei die Bildqualität nur minimal beeinträchtigt wird. Zu den neueren Versionen von JPEG gehören JPEG 2000 und JPEG XR, aber viele Browser unterstützen diese Formate nicht.
  • WebP: WebP unterstützt zwar auch die verlustfreie Komprimierung, wird aber eher für die verlustbehaftete Bildkomprimierung verwendet. Google hat WebP ursprünglich entwickelt, um die Dateiformate JPEG, PNG und GIF zu ersetzen.
  • High Efficiency Image Format (HEIF): Das High Efficiency Image Format (HEIF) ist eine Art von Containerdatei für komprimierte Bilder. Mit dieser Methode komprimierte Bilder werden manchmal als HEIC-Dateien bezeichnet.

Was ist verlustfreie Bildkompression?

Wenn die gewünschten Kleidungsstücke unserer Reisenden nicht in den Koffer passen, können sie versuchen, die Kleidung neu zu falten und zu ordnen, damit sie besser passt. In ähnlicher Weise verwendet die verlustfreie Bildkomprimierung "" mathematische Algorithmen, um eine Bilddatei umzuschreiben, ohne Informationen zu entfernen. Ein mit verlustfreier Komprimierung behandeltes Bild sollte im Wesentlichen identisch mit dem Original aussehen, aber eine viel kleinere Dateigröße haben.

Die verlustfreie Komprimierung kann zwar die Dateigröße von Bildern um bis zu 40 % reduzieren, ist aber immer noch weniger effektiv als die verlustbehaftete Komprimierung, wenn es darum geht, die Dateigröße zu reduzieren und Bilder für das Web zu optimieren. Website-Betreiber sollten bei der Entscheidung zwischen verlustbehafteter und verlustfreier Bildkomprimierung die Bedürfnisse ihrer Endnutzer berücksichtigen und die Geschwindigkeit ihrer Websites testen.

Verlustfreie Komprimierungsmethoden

Zu den weit verbreiteten verlustfreien Komprimierungsverfahren gehören:

  • Portable Network Graphics (PNG), das manchmal im Internet anstelle von JPEG oder WebP verwendet wird.
  • Graphics Interchange Format (GIF), das auch im Internet häufig verwendet wird.
  • Bitmap (BMP) Dateien sind in der Regel zu groß für die praktische Verwendung im Internet.
  • RAW-Bilder sind überhaupt nicht komprimiert. Digitalkameras nehmen Fotos im RAW-Format auf, aber die Fotos sollten in ein anderes Format konvertiert und komprimiert werden, bevor sie auf einer Website verwendet werden (es sei denn, die Website ist speziell für die Anzeige von Bildern in extrem hoher Qualität vorgesehen).

Welche gängigen Bildkomprimierungsalgorithmen gibt es?

Sowohl verlustbehaftete als auch verlustfreie Komprimierungsmethoden verwenden verschiedene Bildkomprimierungsalgorithmen (ein Algorithmus ist eine Reihe von Regeln, die ein Computer befolgen muss), um kleinere Dateigrößen zu erreichen. Transformationskodierung, Lauflängenkodierung, arithmetische Kodierung, LZW, Flate/Deflate und Huffman-Kodierung sind alles Beispiele für Bildkomprimierungsalgorithmen.

Transformationskodierung ist ein verlustbehafteter Bildkomprimierungsalgorithmus, der häufig eine Technik namens diskrete Kosinustransformation (DCT) verwendet, mit der eine Datei mit weniger Informationen mathematisch dargestellt werden kann. JPEG basiert auf der Transformationskodierung.

Run-length encoding (RLE) ist ein verlustfreier Komprimierungsalgorithmus, der wiederholte Pixel kodiert. Wenn beispielsweise acht weiße Pixel in einer Reihe vorhanden sind, werden nicht alle acht Pixel (wie WWWWWWWW), sondern die Anzahl der Pixel (wie 8W) aufgezeichnet.

Arithmetische Kodierung ist eine weitere Art von verlustfreiem Kompressionsalgorithmus. Wie jede digitale Datei werden auch digitale Bilder auf den unteren Rechenebenen durch eine Zeichenkette dargestellt. Bei der arithmetischen Kodierung werden häufig verwendete Zeichen in einer Bilddatei mit weniger Bits und weniger verwendete Zeichen mit mehr Bits kodiert. Das Ergebnis sind insgesamt weniger Bits im Vergleich zur ursprünglichen Zeichenkette.

Die Huffman-Kodierung ähnelt in gewisser Weise der arithmetischen Kodierung, verringert jedoch die Dateigröße in der Regel nicht ganz so stark.

LZW - der Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus ist eine verlustfreie Komprimierungsmethode, die auf LZ77 und LZ78, zwei älteren Kompressionsalgorithmen, basiert.

Flate/Deflate ist ein verlustfreier Komprimierungsalgorithmus, der auf Huffman-Kodierung und LZ77-Komprimierung basiert.

Wie man ein Bild mit Cloudflare komprimiert

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