Die 256-Farben-Grenze von GIF und der Wechsel zu PNG

Woher die Zahl 256 kommt

Um GIF zu verstehen, muss man zunächst verstehen, wie es speichert, denn der gesamte Charakter des Formats geht daraus hervor.

GIF ist palettenbasiert. In der Datei liegt eine Farbtabelle. Jedes Pixel trägt nicht seinen eigenen Farbwert, sondern die Nummer eines Eintrags in dieser Tabelle. Ein Pixel sagt also nicht „rot", sondern „die Farbe Nummer 47 in der Tabelle".

Dieser Index wird pro Pixel mit 8 Bit ausgedrückt. 8 Bit können höchstens 256 verschiedene Werte annehmen. Folglich kann ein GIF-Einzelbild höchstens 256 verschiedene Farben enthalten.

Das ist keine Qualitätseinstellung und keine Kompressionsentscheidung. Es ist eine harte Grenze, die in der Datenstruktur des Formats verankert ist. Sie können wählen, welche 256 Farben in der Palette stehen – für eine grünlastige Landschaft wird eine andere Palette erzeugt als für ein blaulastiges Meeresfoto –, aber Sie können die Anzahl nicht erhöhen.

Die zwei Artefakte, die diese Grenze bei Fotos erzeugt

Bei farbarmen Inhalten wie Grafiken und Logos reichen 256 Farben mehr als aus. Das Problem beginnt bei Fotos, denn ein typisches Foto enthält Zehntausende verschiedener Farbtöne. Diese auf 256 zu reduzieren erzeugt zwei charakteristische Artefakte.

Streifenbildung. In weichen Verläufen wie Himmel, Hauttönen oder Schattenübergängen gehen die Zwischentöne verloren. Der Übergang, der stufenlos sein sollte, wird zu sichtbar voneinander abgesetzten Farbstreifen. Bei einem Sonnenuntergangsfoto sehen Sie das am deutlichsten.

Dithering. Das ist die Ausgleichstechnik, mit der die Streifenbildung verborgen werden soll. Zwei Farben aus der Palette werden zu einem punktförmigen Muster ineinandergestreut, sodass aus der Ferne der Eindruck eines Zwischentons entsteht. Aus der Ferne funktioniert das, doch es verleiht dem Bild eine körnige, punktförmige Textur. Aus der Nähe betrachtet oder bei vergrößertem Bild wird dieses Muster deutlich sichtbar.

Diese beiden Artefakte zusammen erklären, warum GIF ein schlechter Träger für Fotos ist. Das Format wurde nie für Fotos entworfen; es war für einfache Grafiken, Zeichnungen und kurze Animationen gedacht.

Was PNG löst und was nicht

PNG arbeitet ohne Palettengrenze. Es kann für jedes Pixel direkt RGB-Werte speichern, also Millionen verschiedener Farben führen.

Daraus zu schließen „wenn ich das GIF in ein PNG umwandle, werden die Farben besser" ist ein sehr verbreiteter Irrtum. In Wahrheit gilt:

PNG bewahrt die vorhandenen 256 Farben makellos. Bei der Umwandlung entsteht kein Verlust, die Ausgabe stimmt Pixel für Pixel mit dem Original überein. Das ist die gute Nachricht.

PNG kann verlorene Farben nicht zurückholen. Als bei der Erstellung des GIF das Quellbild auf 256 Farben reduziert wurde, sind die in diesem Moment verworfenen Zehntausenden Töne endgültig verschwunden. Diese Information ist in der GIF-Datei schlicht nicht enthalten. PNG kann nicht lesen, was nicht da ist.

Folglich bleibt die Streifenbildung in der PNG-Ausgabe unverändert erhalten. Das Dithering-Muster bleibt unverändert erhalten. Das Bild wird nicht farbenreicher, es wurde lediglich in einen leistungsfähigeren Behälter überführt.

Der einzige Weg zu echtem Farbreichtum führt zurück zur ursprünglichen Quelldatei, aus der das GIF erzeugt wurde. Existiert sie noch, erzeugen Sie das PNG oder WEBP direkt daraus – machen Sie nicht den Umweg über das GIF.

Auch bei der Transparenz gibt es eine ähnliche Grenze

Neben der Farbgrenze hat GIF auch eine Transparenzgrenze, und sie funktioniert nach derselben Logik.

Die Transparenz von GIF ist binär: Ein Pixel ist entweder vollständig transparent oder vollständig deckend. Es gibt keinen Wert dazwischen. Eine Farbe der Palette wird als „transparent" markiert, und die Pixel, die diese Farbe tragen, werden unsichtbar – mehr nicht.

Die praktische Folge davon ist das treppenstufenartige Erscheinungsbild an runden und schrägen Kanten. Die Kanten eines GIF-Logos sind stets ausgefranst, weil das Format keinen weichen Übergang zulässt.

Der Alphakanal von PNG kann dagegen für jedes Pixel 256 verschiedene Transparenzstufen speichern. Weiche Übergänge von vollständig sichtbar bis vollständig unsichtbar sind möglich.

Doch genau wie bei den Farben wirkt diese Fähigkeit nicht rückwirkend. PNG gibt Ihnen die Möglichkeit, weiche Kanten zu erzeugen; es korrigiert die aus dem GIF stammenden ausgefransten Kanten nicht von selbst. Eine Information über Halbtransparenz gab es in der Quelldatei nie, und PNG kann sie nicht erfinden.

Was bringt die Umwandlung dann?

Der Gewinn liegt nicht darin, die Vergangenheit zu reparieren, sondern darin, die Grenzen für die Zukunft aufzuheben.

Der Palettendruck endet. Wenn Sie ein GIF bearbeiten und speichern, belastet jede neu hinzugefügte Farbe die Palette, und die Datei wird erneut auf 256 Farben zusammengedrückt. Jeder Speichervorgang legt eine weitere Reduktion über die vorherige. Nachdem Sie das GIF in ein PNG umgewandelt haben, fällt dieser Druck weg; Sie können beliebig viele Farben hinzufügen und beliebig oft speichern.

Weiche Transparenz wird möglich. Sie können die Kanten von Hand nacharbeiten und halbtransparente Übergänge erzeugen. Im GIF war das technisch unmöglich.

Die Kompatibilität steigt. Moderne Bearbeitungsprogramme und Systeme öffnen PNG direkt als RGB. Die Palettenstruktur von GIF erzeugt in manchen Werkzeugen zusätzliche Umwandlungsschritte und unerwartetes Verhalten.

Zusammengefasst

Die 256-Farben-Grenze von GIF ist in der Datenstruktur des Formats verankert und zeigt sich bei Fotos als Streifenbildung und Dithering. PNG trägt diese Grenze nicht, kann aber auch keine Farben erzeugen, die in Ihrem GIF nicht vorhanden sind. Die Umwandlung bewahrt das vorhandene Bild makellos und hebt für alles Weitere die Beschränkungen bei Palette und Transparenz auf. Wollen Sie die Farben wirklich zurück, ist der Ort, an dem Sie suchen müssen, nicht der Konverter, sondern die ursprüngliche Quelldatei.