Warum werden die Farben schlechter, wenn ich PNG in GIF umwandle?

Die Ursache des Problems liegt in einer einzigen Zahl

Dass die Farben eines von PNG nach GIF umgewandelten Bildes schlechter werden, hat eine einzige grundlegende Ursache: Das GIF-Format kann pro Einzelbild höchstens 256 Farben speichern.

Diese Aussage sollte man nicht auf die leichte Schulter nehmen. Das ist keine Qualitätseinstellung, keine Voreinstellung und keine Abkürzung, die die Software gewählt hätte. In der Struktur einer GIF-Datei liegt für jedes Einzelbild eine Farbtabelle, und diese Tabelle kann höchstens 256 Einträge enthalten. Jedes Pixel Ihres Bildes muss einer der 256 Farben dieser Tabelle zugewiesen werden. Kein Werkzeug und keine Einstellung kann diese Grenze überschreiten.

PNG wurde dagegen nach einer gegenteiligen Philosophie entworfen. Es ist ein verlustfreies Format, kann Millionen von Farben speichern und hält obendrein für jedes Pixel einen eigenen Transparenzwert. Von PNG zu GIF zu wechseln heißt also, von einem großen in ein weit engeres Gefäß umzufüllen. Was nicht hineinpasst, läuft über.

Streifenbildung: wenn weiche Übergänge zu Stufen werden

Denken Sie an ein Himmelsfoto oder einen Verlaufshintergrund. Im PNG besteht dieser Übergang aus Hunderten, vielleicht Tausenden Zwischentönen, und das Auge nimmt ihn als stufenlos wahr.

Bei der Umwandlung in ein GIF muss die Software Folgendes tun: diese Tausenden Töne auf die wenigen Farben reduzieren, die in der Palette Platz finden. Das Ergebnis sind sichtbare Stufen, die an die Stelle des stufenlosen Übergangs treten. Das nennt man Streifenbildung. Besonders in großen, sich langsam verändernden Flächen – Himmel, einfarbige Hintergrundverläufe, weiche Schatten – ist sie mit bloßem Auge deutlich zu erkennen.

Streifenbildung ist kein Fehler, sondern eine mathematische Notwendigkeit. Reduzieren Sie 500 verschiedene Töne auf 8 Farben, gehen die Unterschiede dazwischen verloren.

Dithering: der Versuch, den Schaden zu verbergen

Statt die Streifenbildung so stehen zu lassen, wenden Programme meist Dithering an. Auf Deutsch heißt das grob „Punkte einstreuen".

Die Logik dahinter: Gibt es zwischen zwei benachbarten Farben keinen Zwischenton, werden diese beiden Farben in kleinen Punkten ineinandergemischt, um im Auge die Täuschung eines Zwischentons zu erzeugen. Aus der Ferne betrachtet wirkt der Übergang tatsächlich weicher. Aus der Nähe bemerken Sie eine Textur, als wäre Sand darübergestreut worden.

Das ist ein Tausch: Sie verringern die Streifenbildung, fügen dem Bild aber ein Muster hinzu. Bei Werkzeugen, die das Dithering abschalten, ist die Ausgabe sauberer, doch die Streifenbildung fällt härter aus. Was besser aussieht, hängt vom Inhalt ab – bei einfarbigen Grafiken ist das Ergebnis ohne Dithering meist akzeptabler, bei fotografischen Inhalten das mit Dithering.

Das Dithering hat noch einen zweiten Preis: Es vergrößert die Datei. Ein unregelmäßiges Punktmuster ist eine schwer komprimierbare Struktur und senkt die Kompressionseffizienz von GIF.

Ausgefranste Kanten: der Preis der binären Transparenz

Der Farbverlust ist nur die halbe Geschichte. Die andere Hälfte ist die Transparenz.

Der Alphakanal von PNG speichert für jedes Pixel 256 verschiedene Transparenzstufen. Dadurch besteht die geschwungene Kante eines Logos aus Pixeln, die zwischen vollständig deckend und vollständig transparent abgestuft sind, und verschmilzt sauber mit dem Hintergrund. Weiche Schatten, Glaseffekte und sanftes Ausblenden funktionieren allesamt über diesen Kanal.

GIF unterstützt dagegen nur binäre Transparenz. Ein Pixel ist entweder vollständig transparent oder vollständig deckend. Einen Wert dazwischen gibt es nicht.

Bei der Umwandlung müssen die halbtransparenten Pixel des PNG auf einen dieser beiden Endwerte gerundet werden. Das Ergebnis: Die saubere Kante franst treppenstufenartig aus. Weiche Schatten verschwinden entweder vollständig oder bleiben als harte Masse stehen. Das ist besonders bei Logos und Icons ein störendes Artefakt.

Manche Werkzeuge verrechnen halbtransparente Pixel mit einer bestimmten Hintergrundfarbe. Das erzeugt ein Ergebnis, das vor jenem Hintergrund gut aussieht, aber auf einem anderen Untergrund einen Saum um sich herum hinterlässt.

Wann sollte man diese Umwandlung also durchführen?

Offen gesagt: Der Wechsel von PNG zu GIF ist im Hinblick auf die Farbtreue ein Rückschritt. Weiche Alphakanten werden zu ausgefransten binären Kanten, die Farben werden auf 256 reduziert. Sie sollten diese Umwandlung nur aus zwei echten Gründen durchführen.

Erstens: Animation. PNG kann keine Animation speichern. Müssen Sie eine Reihe von Einzelbildern in einer einzigen bewegten Datei zusammenfassen und erwartet die Zielumgebung ein GIF, ist diese Umwandlung zwingend.

Zweitens: Kompatibilität. Manche Forensoftware, E-Mail-Programme, Messenger-Apps, ältere Content-Management-Systeme und betriebliche Plattformen akzeptieren ausschließlich GIF oder spielen nur GIF automatisch ab. In diesem Fall geht es nicht um Geschmack, sondern um Zwang.

Liegen diese beiden Gründe nicht vor, belassen Sie das PNG als PNG. Eine Umwandlung aus dem Gedanken heraus, „GIF ist ein verbreiteteres Format", kostet nur Qualität.

Praktische Wege, den Verlust zu verringern

Vereinfachen Sie die Quelle. Einen Verlaufshintergrund in eine einheitliche Farbe zu ändern beseitigt die Streifenbildung nahezu vollständig. Entfernen Sie überflüssige Schatten- und Glanzeffekte.

Verringern Sie die Farbanzahl von vornherein. Da ohnehin auf 256 reduziert wird, senkt ein farbarmes Quellbild die Menge an Entscheidungen, die die Umwandlung treffen muss, und das Ergebnis wird sauberer.

Verwenden Sie statt Transparenz einen einheitlichen Untergrund. Wissen Sie, wo das Bild eingesetzt wird, beseitigt es das Problem der ausgefransten Kanten vollständig, wenn Sie das PNG mit jener Hintergrundfarbe auf einen Hintergrund reduzieren und dann in ein GIF umwandeln.

Denken Sie an die Auflösung. Bei einem Bild, das klein dargestellt wird, fallen Streifenbildung und Dithering weit weniger auf.

Bewahren Sie die Quell-PNG-Dateien auf. Vom GIF gibt es keinen Weg zurück. Verworfene Farben und weiche Kanten kommen durch keine Umwandlung zurück.

Zusammengefasst

Dass die Farben beim Wechsel von PNG zu GIF schlechter werden, ist kein Fehler des Werkzeugs, sondern die unvermeidliche Folge der 256-Farben-Grenze des Formats. Die Streifenbildung entsteht aus dieser Reduktion, das Punktmuster aus dem Bemühen, sie zu verbergen. Die ausgefransten Kanten rühren daher, dass GIF nur binäre Transparenz unterstützt. Führen Sie diese Umwandlung durch, weil Sie eine Animation brauchen oder weil die Gegenseite GIF vorschreibt; gibt es einen anderen Grund, liefert es in jeder Hinsicht das bessere Ergebnis, beim PNG zu bleiben.