Vergleich JPEG / JPEG 2000

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Einführung

Gegen 2000 gab es in den Medien erste Berichte über ein neues Bildkompressionsverfahren, dass die Nachfolge von GIF und JPEG antreten sollte. Ein paar Jahre später waren praktische Implementieren endlich verfügbar. Das Verfahren: wavelet-basierte Kompression, das Format: JPEG 2000.

Implementationen von JPEG 2000

Mit dem Photoshop-RAW-Plugin für Photoshop 7 gibt es bei Adobe erstmals Unterstützung für das Dateiformat JPEG 2000. Dieses ist als Nachfolger für JPEG entwickelt worden und soll bei gleicher Kompression deutlich bessere Ergebnisse liefern und JPEG auch um einige andere Eigenschaften erweitern.

JPEG 2000 basiert Wavelet-Kompressionsverfahren. Wie bei JPEG ist auch hier nur die Funktion des Decoders definiert, beim Encoder ist nur die generelle Funktionsweise definiert, die Wahl der Wavelet-Parameter kann jeder Encoder jedoch selbst wählen, wodurch sich bei gleicher Kompression unterschiedliche Ergebnisse ergeben könnnen. Die Testergebnisse beziehen sich daher nur auf die JPEG-2000-Encoder von Adobe von Corel.

Da es sich bei der Wavelet-Kompression um einn recht kompliziertes mathematisches Verfahren handelt und die Art dder genutzen Wavelets das Ergebnis wesentlich bestimmt, sind im Gegensatz zu JPEG derzeit kaum JPEG 2000 Implementierungen auf dem Markt zu finden. Dies wird sich vermutlich auch in der näheren Zukunft nicht wesentlich ändern.

Der folgende Test diente dazu, die Qualität eines Fotos bei unterschiedlich starker Kompression zu vergleichen. Es wurde ein Bild mit beiden Kompressionsverfahren und mit unterschiedlicher Kompressionsstärke gespeichert. Die Ergebnisse wurden in einem Bild zusammengefasst und dieses im PNG-Format gespeichert, um keine weiteren Kompressionsartefakte zu erhalten. Aufgrund der Grösse der Ausgangsvorlage hat jede dieser Zusammenfassungen eine Grösse von ca. 1,5 MB, daher wird in der Übersicht nur ein kleiner Ausschnitt betrachtet. Ein Vergleich der kompletten Dateien ist dennoch sehr aufschlussreich - einfach auf den entsrpechenden Ausschnitt klicken und die grosse Version wird geladen.

Mit dem Photoshop-RAW-Plugin gibt es zusätzlich Unterstützung für das Dateiformat JPEG 2000. Dieses ist als Nachfolger für JPEG entwickelt worden und soll bei gleicher Kompression deutlich bessere Ergebnisse liefern und JPEG auch um einige andere Eigenschaften erweitern.

JPEG 2000 basiert Wavelet-Kompressionsverfahren. Wie bei JPEG ist auch hier nur die Funktion des Decoders definiert, beim Encoder ist nur die generelle Funktionsweise definiert, die Wahl der Wavelet-Parameter kann jeder Encoder jedoch selbst wählen, wodurch sich bei gleicher Kompression unterschiedliche Ergebnisse ergeben könnnen. Die Testergebnisse beziehen sich daher nur auf die JPEG-2000-Encoder von Adobe von Corel.

Da es sich bei der Wavelet-Kompression um einn recht kompliziertes mathematisches Verfahren handelt und die Art dder genutzen Wavelets das Ergebnis wesentlich bestimmt, sind im Gegensatz zu JPEG derzeit kaum JPEG 2000 Implementierungen auf dem Markt zu finden. Dies wird sich vermutlich auch in der näheren Zukunft nicht wesentlich ändern.

Der folgende Test diente dazu, die Qualität eines Fotos bei unterschiedlich starker Kompression zu vergleichen. Es wurde ein Bild mit beiden Kompressionsverfahren und mit unterschiedlicher Kompressionsstärke gespeichert. Die Ergebnisse wurden in einem Bild zusammengefasst und dieses im PNG-Format gespeichert, um keine weiteren Kompressionsartefakte zu erhalten. Aufgrund der Grösse der Ausgangsvorlage hat jede dieser Zusammenfassungen eine Grösse von ca. 1,5 MB, daher wird in der Übersicht nur ein kleiner Ausschnitt betrachtet. Ein Vergleich der kompletten Dateien ist dennoch sehr aufschlussreich - einfach auf den entsrpechenden Ausschnitt klicken und die grosse Version wird geladen.

Bildvergleiche

Dateigrösse, Kompression

JPEG 2000 Photoshop

JPEG 2000 Coreldraw

JPEG Photoshop

60kB, 1:20

110kB, 1:11

150kB, 1:8

Fazit

Die Ergebnisse des Adobe Photoshop JPEG 2000 Plugins enttäuschen bei sinnvollen Kompressionsstärken. Das entsprechende Modul von Corel Photopaint bringt bei gleicher Kompresion deutlich bessere Ergebnisse. Für Fotos und mittleren Kompressionsstärken scheint es dennoch wenig sinnvoll, JPEG durch JPEG 2000 zu ersetzen.

Dennoch bietet JPEG 2000 einige Vorteile, die jedoch im Webbereich nicht unbedingt sinnvoll sind:

  • Verlustfreie Kompression
    Dies ist auf mit dem PNG-Format erreichbar
  • 16bit Farbtiefe pro Farbkanal
    Im Webbereich nutzlos
  • Alpha-Kanal (Transparenz)
    Auch dies ist mit PNG möglich, wird jedoch nur in neueren Browsern fehlerfrei unterstützt.
  • Unterschiedliche Komressionsstufen in unterschiedlichen Bildbereichen
    Hierbei ist man auf spezielle Software angewiesen (das JPEG 2000 Plugin von Photoshop kann dies nicht), auch ist dies für jedes Bild seperat einzustellen und daher nur für sehr spezielle Anwendungen sinnvoll.

Aufgrund der Testergebnisse erscheint es zweifelhaft, ob es jemals sinnvoll sein wird, JPEG 2000 im Webbereich einzusetzen.

Nachtrag

Diese Vergleichstest wurde Anfang 2003 durchgeführt. Die Vermutung, dass sich JPEG 2000 im Webbereich nicht durchsetzen wird, scheint gerechtfertigt gewesen zu sein. Leider hört man mittlerweile im Bereich der Grafikformate garnichts neues mehr. Die Mehrheit der Anwender scheint mit JPEG zufrieden zu sein. In Anbetracht von 10-12 bit Auflösung pro Farbkanal bei heutigen Digitalkameras ist es wirklich fragwürdig, wieso sich niemand findet, der hier Abhilfe schafft.

Es scheint so, als ob sich sämtliche Forschungsanstrengungen mittlerweile auf Audio- und Videokompression beschränken und Einzelbildkompression nicht mehr interessant genug erscheint.

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