Vor einigen Jahren galten JPEG, GIF und PNG als die Standardformate für digitale Bilder. Sie lösten die betagten TIFFs und PCXs ab – ganz zu schweigen vom simplen BMP. Heute jedoch werden auch diese Klassiker zunehmend von moderneren Formaten verdrängt, die sich nach und nach bei Fotografen, Designern, Webentwicklern und schließlich auch bei alltäglichen Nutzern durchsetzen.
Die aussichtsreichsten Kandidaten zur Ablösung des Dreigespanns von JPEG, PNG und GIF heißen AVIF, HEIC und WebP. In diesem Artikel schauen wir uns diese Formate genauer an, vergleichen ihre Stärken und Schwächen und geben am Ende eine Einschätzung, welches sich für welche Anwendung am besten eignet.
Bevor wir uns die einzelnen Formate genauer ansehen, sei kurz klargestellt: Der Begriff „Dateiformate“ bezieht sich hier sowohl auf den Container einer Datei (die logische Struktur aller zur Speicherung eines Bildes gehörenden Daten) als auch auf den Codec (den Algorithmus, der die Pixel des Ursprungsbildes codiert).
AVIF: Der Open-Source-Standard der Branchenriesen
AVIF wurde vom gemeinnützigen Industriekonsortium AOMedia (Alliance for Open Media) entwickelt, das von Marktführern wie Amazon, Apple, Microsoft und Netflix gegründet wurde. Als Kodierungsalgorithmus kommt AV1 zum Einsatz, als Containerformat dient HEIF.
Derzeit wird AVIF von 93% aller Browser unterstützt. Auch die wichtigsten Betriebssysteme bieten native Unterstützung, ebenso wie viele gängige Bildbearbeitungsprogramme, darunter Adobe Photoshop und GIMP.
https://aomediacodec.github.io/av1-avif
WebP: Das schlanke Format
WebP wurde um 2010 herum als erstes der drei Formate von Google entwickelt. Es ist mit Abstand das am weitesten verbreitete neue Format im Netz: Es wird bereits von über 95% der Browser unterstützt, und viele Bildbearbeitungsprogramme bieten entweder native Unterstützung oder entsprechende Plugins. Der Komprimierungsalgorithmus stammt vom V8-Videocodec.
WebP weist zwar einige deutliche Einschränkungen bei der Bildgröße und eine etwas veraltete Codec-Technologie auf, ist jedoch dank seiner weiten Verbreitung und der geringen Dateigrößen ein äußerst attraktiver Ersatz für JPEG und PNG in Webanwendungen – insbesondere dort, wo kurze Ladezeiten entscheidend sind.
https://aomediacodec.github.io/av1-avif
HEIC: Das proprietäre Format für Apple-Nutzer
2017 kündigte Apple die Einführung von HEIC als Standardformat für die Speicherung von Kameraaufnahmen an, da das JPEG-Format keine ausreichende Sicherung der Bildqualität gewährleistete.
Auch wenn die Entscheidung – wie so oft bei Apple – eher eine Marketingmaßnahme als eine technische Notwendigkeit war (andere leistungsfähige Open-Source-Formate standen bereits zur Verfügung), wurde HEIC von Apple-Anhängern schnell als das „beste Format zur Bildspeicherung“ gefeiert. Wie wir gleich sehen werden, ist diese Einschätzung jedoch relativ und von zahlreichen Faktoren abhängig.
Von den drei Formaten ist HEIC das einzige proprietäre und basiert auf dem H.265-Codec der Moving Picture Experts Group (MPEG).
https://en.wikipedia.org/wiki/High_Efficiency_Video_Coding
Funktionen im Vergleich
| AVIF | WebP | HEIC | |
| Browser-Unterstützung | 93% | 95% | 13.5% |
| Verlustfreie Kompression | ✅ | ✅ | Teilweise* |
| Verlustbehaftete Kompression | ✅ | ✅ | ✅ |
| Offenes Format | ✅ | ✅ | ❌ |
| Farbtiefe | 8, 10, 12 | 8 | 8, 10 |
| Maximale Auflösung | 65,535 × 65,535 Pixel | 16,383 × 16,383 Pixel | Theoretisch unbegrenzt (aber normalerweise 32.768 x 32.768) |
| Animationen | ✅ | ✅ | ✅ |
| Alphakanal | ✅ | ✅ | ✅ |
| Betriebssystem-Unterstützung | W10, A12, Linux, iOS16, Ventura | W10, A4, Linux, iOS14, Big Sur | A9, iOS11, High Sierra |
| CMYK | ❌ | ❌ | ❌ |
| EXIF-Metadaten | ✅ | ✅ | ✅ |
| XMP-Metadaten | ✅ | ✅ | ✅ |
| ICC | ✅ | ✅ | ✅ |
| HDR | ✅ | ❌ | ✅ |
* Zumindest beim Einsatz des HEIC-Exporters in GIMP führt das wiederholte „verlustfreie“ Speichern derselben Bilder zu einer leichten Qualitätsminderung.
Benchmark-Tests
Ein Vergleich von Dateiformaten ist stets ein schwieriges Unterfangen, da sich Technologien, Kompressionsverfahren und Ziele zuweilen stark unterscheiden.
Für unsere Tests haben wir sowohl eine subjektive Bewertung der Kompressionsartefakte vorgenommen (bei fixer Dateigröße für einen fairen Vergleich) als auch die Dateigrößen bei höchstmöglicher Qualität quantitativ gegenübergestellt.
Das für den Vergleich verwendete Beispielbild bietet eine ausgewogene Mischung aus hochfrequenten Details, weicheren niedrigfrequenten Hintergründen, etwas Farb- und Helligkeitskontrast sowie eine klare Trennung von Vordergrund, Mittelbereich und Hintergrund:
© Iraya Perez (www.irayaperez.com)
Die RAW-Aufnahme wurde uns freundlicherweise von der Fotografin Iraya Pérez zur Verfügung gestellt (www.irayaperez.com – Instagram: @irayaperez).
Erster Benchmark: Qualitative Bewertung bei fixer Dateigröße
Eine der sinnvollsten Methoden zum Vergleich von Dateiformaten besteht darin, Dateien mit annähernd gleicher Größe zu erzeugen (durch Anpassen des „Qualitäts“-Reglers im Export-Dialog) und die Details anschließend visuell zu beurteilen.
Bei einer Dateigröße von 200 KB (Mindestspeichergröβe bei JPEG) erhalten wir folgendes Ergebnis:
Es zeigt sich, dass bei WebP einige Details im Blatt und an den Fingern verloren gehen, während AVIF und HEIC praktisch ohne wahrnehmbaren Qualitätsverlust komprimieren. JPEG hält dem Vergleich mit den modernen Bildformaten nicht stand.
Zweiter Benchmark: Quantitativer Größenvergleich bei maximaler verlustbehafteter Kompression
Bei höchster Qualitätsstufe liefern fast alle Formate für den Alltagsgebrauch ein praktisch identisches Ergebnis. Doch wie sieht es bei der Dateigröße aus? Hier fallen die Unterschiede schon deutlicher aus:
| JPEG | 12.8 MB |
| AVIF | 6.4 MB |
| WEBP | 4.9 MB |
| HEIC | 9.7 MB |
Die Dateigröße von WebP beträgt bei gleicher wahrgenommener Qualität nur wenig mehr als ein Drittel von JPEG.
Dritter Benchmark: Verlustfreie Kompression bei nicht-fotografischen Bildern
Bisher haben wir uns mit verlustbehafteter Kompression beschäftigt, bei der die Bildqualität zugunsten einer kleineren Dateigröße eingeschränkt wird. Beim Speichern nicht-fotografischer Bilder (z.B. Diagramme, Logos, geometrische Formen) fällt jedoch bereits die kleinste Beeinträchtigung sofort auf. In diesem Anwendungsfall empfiehlt sich daher eine „verlustfreie“ Kompression, die das Bild sauber hält und die Qualität auch bei wiederholtem Speichern bewahrt.
Doch selbst beim Einsatz eines „echten“ verlustfreien Algorithmus kann es beim ersten Speichern einer RAW-Aufnahme im Zielformat zu Farbabweichungen kommen, da die Pixelwerte an die Eigenschaften des jeweiligen Codecs angepasst werden müssen.
Um zu überprüfen, wie stark die einzelnen Formate verzerren können, haben wir dieses synthetische Testbild erzeugt:
Beim Speichern in den verschiedenen Formaten mit „verlustfreien“ Einstellungen ist die visuelle Beeinträchtigung der resultierenden Bilder nahezu unsichtbar. Vergleicht man jedoch die Pixelwerte rechnerisch, zeigen sich gewisse Abweichungen. Nachfolgend haben wir diese Abweichungen zur besseren Vergleichbarkeit verstärkt dargestellt:
WebP speichert das Bild sichtlich mit der höchsten Treue, während es bei HEIC zu Verzerrungen kommt, insbesondere im Regenbogenmuster.
Außerdem zu bedenken ist, dass HEIC im Normalfall kein verlustfreies Speichern erlaubt. Das heißt: Mit jedem erneuten Abspeichern geht ein Stück Bildqualität verloren.
Fazit
Die Tests haben ergeben, dass AVIF das beste Format für die allgemeine Speicherung von fotografischen Inhalten darstellt und damit JPEG am sinnvollsten zu ersetzen vermag. Dies ist der ähnlichen Bildqualität bei kleinerer Dateigröße zu verdanken. Überdies ist das Format unter einer freizügigen, nahezu gemeinfreien Lizenz (BSD) veröffentlicht.
Für den Web- und Mobile-Bereich ist hingegen WebP ideal, da die Dateigröße für kurze Ladezeiten entscheidend ist und auch die Browserunterstützung zu berücksichtigen ist. Zudem erzielt WebP die besten Ergebnisse bei verlustfreier Kompression.
HEIC wiederum ist eine ausgezeichnete Wahl innerhalb des Apple-Ökosystems. Aufgrund seiner proprietären, geschlossenen Lizenz und der fehlenden breiten Unterstützung für verlustfreies Speichern können wir es jedoch nicht über die beiden anderen Formate hinaus empfehlen.
Ausblick
Mit dem Aufkommen einer neuen Generation von KI-Tools und Spatial-Computing-Geräten, die Medien auf völlig neue Weise nutzen, sowie mit der „Alpha-Generation“, die digitale Geräte auf ihre ganz eigene Art verwendet, werden die Verfahren zur Bearbeitung von Bildern und Videos schon bald wieder neue Formate und Standards erfordern. Damit werden die soeben analysierten Formate ihrerseits schnell veralten.
Doch bis es so weit ist, sollten wir die neuen, spannenden Bildformate bestmöglich nutzen, um die schönsten Momente unseres Lebens mit Lebendigkeit und Realitätstreue festzuhalten!
Autor: Yeray David Rodríguez.
Übersetzt von: Katrin Meier.