Wenn verlustfreie Kompression benötigt wird, empfiehlt sich das PNG (Format). Dieses Grafikformat dient als Nachfolger des Grafikformates GIF. Das GIF-Format (Graphics Interchange Format – Grafik-Austausch-Format) erforderte Patente und war bis zum Jahr 2006 ein gängiges Grafikformat. PNG (Format) ist nicht so komplex wie das TIFF-Format. Über den Alphakanal kann Transparenz und unterschiedliche Farbtiefen durch das Format angewendet werden. Besonders im Internet wird das PNG (Format) am meisten angewendet.
Die Eigenschaften von PNG
Ohne eine Aufwendung von Gebühren kann das PNG (Format) für Veröffentlichungen von Programmen verwendet werden. Das PNG (Format) wird von den modernen Webbrowsern unterstützt. Anerkannt wurde das Grafik-Format vom World Wide Web Consortium, das auch W3C genannt wird, anerkannt. Das Besondere daran ist der Verzicht auf Animations-Eigenschaften, wie das bei GIF der Fall ist. Der Zusammenschluss von GIF und PNG (Format) ist bis heute nicht vollzogen worden. Entwickelt wurde APNG (Animated Portable Network Graphics), das bewegte portable Netzwerkgrafik heißt. Dieses basiert auf das PNG (Format), das ein begrenztes Angebot an Animationen aufweist. Eine Farbpalette von bis zu 256 Einträge kann bei PNG verarbeitet werden. Graustufen sind mit einem, zwei, vier, acht und auch 16 Bit gespeichert werden. Somit ist die Kompressionsrate besser als bei GIF. Alphakanäle bestimmen die Transparenz eines Bildes. Das PNG (Format) bietet hierbei Alphakanäle von acht oder 16 Bit an. Die Glättung von Bildern und Text kann dadurch unabhängig vom Hintergrund angewendet werden.
Die Geschichte vom PNG
Erst 1994 begann die Entwicklung von PNG (Format). Die Softwarefirma Unisys forderte die Lizenzen für den LZW-Algorithmus ein. Schon 1995 erstellte Thomas Boutell den ersten Entwurf – PBF Draft 1. Zusammen mit seinem Team bestehend aus Oliver Fromme, Jonathan Shekter, Mark Adler, Scott Elliott, Paul Haeberli und Greg Roelofs kam dieses Vorhaben zustande. Ein Jahr später arbeitete Boutell mit Tom Lane zusammen und es entstand im Oktober 1996 die PNG-Spezifikation in der Version 1.0. Am Ende des Jahres 1998 kam die PNG-Spezifikation (Version 1.1) auf den Markt. Diese wurde von Adam Costello und Glenn Randers-Pehrson entwickelt. Am 11. August 1999 erschien die Version 1.2. Diese Version brachte Glenn Randers-Pehrson heraus. Der ISO-Standard ISO/IEC 15948:2003 wurde 2003 erhoben und gilt seitdem als W3C-Empfehlung.
Die Kompatibiltät von PNG mit Internet-Browsern
Die Version 6 vom Internet-Explorer hatte mit der Darstellung von PDF (Format) Probleme. Erst ab der Version 7 vom Internet Explorer waren diese Fehler behoben. Auch Mozilla Firefox, Opera und Safari unterstützen PNG (Format). Metadaten und Datenblöcke, die man „Chunks“ nennt, werden unterstützt. Darin sind weitere Bild-Informationen enthalten. Diese Datenblöcke sind mit vier Buchstaben gekennzeichnet. Programme wie TweakPNG bearbeiten diese Informationen. Außer Firefox und Safari unterstützt kein Browser Farbprofile (iCCP-Chunks). Das Farbmanagement ist dadurch nicht vollständig. Jedoch können die meisten Browser die Gammakorrekturwerte – auch gAMA-Chunks genannt – erkannt werden. Eine Gammakorrektur ermöglicht es, dass Differenzierungen bei der Darstellung der Farbwerte ausgeglichen werden.
Fünf Vorfilter, die bei der Kompression vom PNG angewendet werden
Für eine gute Kompression von Bilddaten werden Vorfilter eingesetzt. Dies geschieht vor der Komprimierung. Die Differenzwerte von Pixeln sind klein. Statt der originalen Pixel werden diese Werte verarbeitet. Dadurch entstehen gleiche Werte. Nur bei Objektkanten können größere Änderungen eintreten. Dadurch ist die Komprimierbarkeit im PNG (Format) geringer. Das macht die kleine Größe des Formates aus. Die fünf Vorfilter sind im Einzelnen:
- 0 bedeutet None. Mit den originalen Pixeldaten wird gearbeitet.
- 1 nennt sich Sub. Die Differenzen zu den links liegenden Pixel werden verarbeitet.
- 2 wird Up genannt. Die Pixel, die darüber liegen, werden verarbeitet.
- 3 (Average). Aus dem darüber liegenden und dem linken Pixel wird der Mittelwert durch Differenzierung gebildet.
- 4 – auch Paeth genannt. Ein Paeth-Prodictor-Wert berechnet sich aus dem links benachbarten Pixel, aus dem schräg links liegenden Pixel und dem darüber liegenden Pixel. Dadurch entsteht das Pixel, das für die Differenzbildung wichtig ist. Dieser Filtertyp ist nach Alan W. Pearth benannt, der diesen Filter erfand.
Unabhängig voneinander werden diese Filter angewandt. Die Filterkombination wird von dem Anwenderprogramm automatisch ausgewählt. Hierbei ist der Paeth-Predictor meistens am besten. Große Datenmengen bei dem PDF (Format) entstehen, wenn viele Programme die Bilder im PNG (Format) nicht richtig abspeichern.
Vor- und Nachteile vom PNG
Vorteile bei dem PNG (Format) sind zweifelsohne die kostenlose Nutzung des Bild-Formates. Echtfarben werden unterstützt. Auch die Anwendung der Alpha-Transparenz bis zu 16 Bit ist ein großer Vorteil. Um das Aussehen des PNG (Format) zu gewährleisten, ist die Unterstützung von Farb- und Helligkeitskorrekturen gegeben. Das PNG (Format) ist einem festen Standard unterstellt und erweiterbar. Inkompatibilitäten sind ausgeschlossen. Dateifehler werden frühzeitig erkannt. Weniger Bildverzerrungen treten durch das 7-Pass-Interlacing auf. Eine geringe Übertragung wird eine brauchbare Darstellung ermöglicht. Interlacing ist das Speichern von Rastergrafiken. Dadurch wird das schnelle Laden bzw. der Aufbau eines Vorschaubildes oder einer Übersicht ermöglicht – in voller Bildgröße. Das Bild wird bei der Übertragung bereits in Teilen dargestellt.
Vor- und Nachteile des PNG Formats
Das Dateiformat hat eine hohe Komplexität gegenüber zu GIF. Eine Animation der Bilddatei ist nicht möglich. Ein einfaches Laden von Bildteilen ist nicht gegeben. Dateien, die interlaced gespeichert wurden, laden noch mehr und dadurch langsamer. Als vollständiger Ersatz von TIFF-Dateien ist das PNG (Format) nicht anzusehen – es fehlt das CMYK-Farbmodell (Cyan, Magenta, Yellow, Black). Dieses Farbmodell bietet die technische Voraussetzung für den modernen Farbdruck. Verlustfreie Algorithmen mit Kompressionsraten werden bei Fotos nicht erreicht. Dazu ist das JPEG-Format besser geeignet.
Weitere Informationen über das PNG Format
Die Entwickler von PNG (Format) verzichten auf Index-Bilder – auch Thumbnail pictures genannt. Thumbnail ist die Bezeichnung für Miniaturbilder. Durch den Austausch mit Software-Hersteller ließ sich keine Vereinbarung treffen, da jeder Software-Programmierer eigene Vorstellungen hat. Integritätsprüfungen erkennen Übertragungsfehler. Dies geschieht durch die Signatur, die acht Byte lang ist. Dadurch werden falsche Konvertierungen sichtbar. Weiterhin kann eine CRC-32-Prüfsumme angewandt werden. Dabei wird die Prüfsumme schon bei dem Laden mit der übermittelten Prüfsumme verglichen werden. Auch gibt es die Adler-32 Prüfsumme. Diese wird auf den Datenstrom gerechnet, der unkomprimiert ist. Das PNG (Format) ist ein ideales Format, um Datennetzanwendungen durchzuführen. Die sehr gute Kompression, die gute Farbtiefe und die Gamma-Korrekturen kann das PNG (Format) zum Archivieren von Bild-Material genutzt werden. Der Dateiaufbau in einer Blockstruktur ermöglicht das Hinzufügen weiterer Funktionen.
Zusammenfassung
Das PNG-Format ist für verlustfreie Kompression von Grafiken ideal und dient als Nachfolger des GIF-Formats. Es bietet Unterstützung für Alphakanäle und ermöglicht somit Transparenz und diverse Farbtiefen. Im Gegensatz zu GIF ist PNG frei von Lizenzgebühren und von modernen Webbrowsern sowie dem World Wide Web Consortium (W3C) akzeptiert.
Die Entwicklung des PNG-Formats begann 1994 als Reaktion auf Lizenzforderungen für den LZW-Algorithmus, der im GIF-Format verwendet wird. Die PNG-Spezifikation hat mehrere Versionen durchlaufen und ist seit 2003 ein ISO-Standard, der auch von der W3C empfohlen wird.
Die Kompatibilität mit Webbrowsern ist weitgehend gesichert, obwohl es frühere Probleme mit dem Internet Explorer gab. PNG unterstützt Metadaten und „Chunks“ für zusätzliche Bildinformationen, aber das Farbmanagement ist in einigen Browsern eingeschränkt.
Das Format nutzt Vorfilter zur Verbesserung der Komprimierung und bietet damit eine bessere Kompressionsrate als GIF. Diverse Filteroptionen stehen zur Verfügung und werden vom jeweiligen Anwendungsprogramm automatisch ausgewählt.
PNG bietet zahlreiche Vorteile wie kostenlose Nutzung, Unterstützung für Echtfarben und Alpha-Transparenz, sowie Farb- und Helligkeitskorrekturen. Zu den Nachteilen zählen fehlende Animationsmöglichkeiten und eine höhere Komplexität im Vergleich zu GIF. Es ist auch nicht vollständig als Ersatz für TIFF-Dateien geeignet, da das CMYK-Farbmodell fehlt.
Häufige Fragen und Antworten
Was ist das PNG-Format?
Das PNG-Format (Portable Network Graphics) ist ein Grafikformat, das als Nachfolger des GIF-Formats entwickelt wurde. Es bietet verlustfreie Kompression von Grafiken und unterstützt Alphakanäle, sodass Transparenz und verschiedene Farbtiefen möglich sind. PNG ist ein kostenfrei nutzbares Format und wird von modernen Webbrowsern unterstützt.
Welche Eigenschaften hat das PNG-Format?
Das PNG-Format unterstützt eine breite Palette von Farben und bietet eine hohe Farbtiefe. Es ermöglicht den Einsatz von Alphakanälen zur Transparenzsteuerung und erlaubt die Anwendung von Farb- und Helligkeitskorrekturen. PNG ist ein anerkannter Standard und erweiterbar. Es erkennt Dateifehler frühzeitig und kann eine gute Kompression erreichen.
In welchen Bereichen wird das PNG-Format am häufigsten verwendet?
Das PNG-Format wird vor allem im Internet häufig verwendet. Es eignet sich besonders gut für die Darstellung von Grafiken auf Websites und in Webanwendungen. Durch die Unterstützung von Alphakanälen und Transparenz kann es für Logos, Icons und andere grafische Elemente verwendet werden, bei denen eine genaue Farbwiedergabe und Transparenz wichtig sind.