Wie kann WEBP kleiner sein als JPG?

Dasselbe Bild, weniger Bytes: wie geht das?

Wenn Sie ein Foto einmal als JPG und einmal als WEBP speichern, sehen Sie am Bildschirm meist dasselbe Bild, doch die WEBP-Datei ist in der Regel spürbar kleiner. Das ist keine Zauberei, sondern das Ergebnis von über zwanzig Jahren Weiterentwicklung in der Kompressionstechnik.

In diesem Beitrag erklären wir, woher WEBP diesen Vorteil bezieht, welche Designentscheidungen JPG zurückfallen lassen und was das in der Praxis bedeutet.

Wie funktioniert zunächst JPG?

JPG wurde Anfang der 1990er Jahre entworfen und setzte auf einen vergleichsweise einfachen Ansatz, der zur damaligen Rechenleistung passte.

Das Bild wird zunächst in Helligkeits- und Farbanteile zerlegt. Da das menschliche Auge auf Helligkeitsänderungen empfindlicher reagiert als auf Farbänderungen, wird die Farbinformation meist nur in halber Auflösung gespeichert – das nennt man Farbunterabtastung, und hier tritt der erste Informationsverlust auf.

Anschließend wird das Bild in feste Blöcke von 8x8 Pixeln zerlegt. Jeder Block wird in Frequenzanteile aufgespalten: Langsame Farbübergänge innerhalb des Blocks werden als niedrige Frequenzen dargestellt, scharfe Kanten als hohe. In der Kompressionsphase werden die hochfrequenten Anteile aggressiv gerundet, weil das Auge sie am wenigsten wahrnimmt.

Dieser Ansatz hat zwei grundlegende Grenzen. Erstens ist die Blockgröße fest – ein glatter Himmel wird ebenso in dasselbe 8x8-Raster gepresst wie eine komplexe Blattstruktur. Zweitens wird jeder Block für sich allein kodiert, unabhängig von seinen Nachbarn.

Was macht WEBP anders?

WEBP entstand, indem Techniken aus der Videokompression auf Standbilder übertragen wurden. Die wichtigsten Neuerungen sind folgende:

Blockvorhersage. Beim Kodieren eines Blocks schaut WEBP auf dessen Nachbarn und versucht, seinen Inhalt vorherzusagen. Findet sich in einer Himmelsfläche ein Block, der dem darüberliegenden sehr ähnlich ist, kann WEBP statt den gesamten Block neu zu kodieren sinngemäß sagen: „ähnelt dem Block darüber, mit dieser Abweichung". Nur diese Abweichung zu speichern braucht weit weniger Platz, als den ganzen Block abzulegen. In JPG existiert ein solcher Mechanismus nicht; jeder Block wird von Grund auf kodiert.

Variable Blockgröße. WEBP kann in unterschiedlichen Bereichen des Bildes verschieden große Blöcke verwenden. In glatten, gleichförmigen Flächen deckt es mit großen Blöcken viel Fläche mit wenigen Daten ab; in detailreichen, komplexen Bereichen geht es auf kleine Blöcke herunter und bewahrt so die Genauigkeit. Die feste 8x8-Struktur von JPG bietet diese Flexibilität nicht.

Effizientere Entropiekodierung. In der letzten Stufe der Kompression werden die gewonnenen Zahlen noch einmal verlustfrei verpackt. WEBP verwendet in dieser Stufe ein fortschrittlicheres Verfahren als JPG und gewinnt aus denselben Daten noch etwas zusätzlichen Platz.

Die Kombination dieser drei Techniken bedeutet: weniger Bytes bei gleicher Bildqualität.

Warum fällt der Gewinn von Bild zu Bild unterschiedlich aus?

Der Vorteil von WEBP hängt vom Inhalt ab, und das zu verstehen ist wichtig, um die Erwartungen richtig zu setzen.

Die Blockvorhersage funktioniert hervorragend bei Bildern mit vielen wiederkehrenden, vorhersagbaren Strukturen. Bei Fotos mit weitem Himmel, glattem Studiohintergrund oder gleichförmiger Wandfläche fällt der Gewinn hoch aus.

Bei Bildern dagegen, in denen jedes Pixel unabhängig von seinem Nachbarn wirkt, also bei dichten, unregelmäßigen Texturen – etwa einer dicht belaubten Baumkrone oder einer rauschbehafteten Aufnahme mit hoher ISO-Empfindlichkeit –, hilft der Vorhersagemechanismus weniger, und der Gewinn sinkt.

Bei sehr kleinen Bildern kommt ein weiterer Faktor ins Spiel: Die festen Kopfdaten, die jede Datei mitführt, machen einen verhältnismäßig großen Anteil an der Gesamtgröße aus und können den Formatvorteil überdecken.

Transparenz und Animation: nicht nur eine Frage der Größe

Die Überlegenheit von WEBP gegenüber JPG beschränkt sich nicht auf die Dateigröße. WEBP unterstützt den Alphakanal, kann also Bilder mit transparentem Hintergrund speichern – im JPG ist das vollkommen unmöglich. Außerdem arbeitet WEBP sowohl im verlustbehafteten als auch im verlustfreien Modus; JPG ist ausschließlich verlustbehaftet.

Das macht WEBP zu einem Format, das im Alleingang die Probleme lösen kann, für die sonst PNG und JPG jeweils getrennt zuständig sind. Für ein transparentes Logo können Sie verlustfreies WEBP verwenden, für ein Foto verlustbehaftetes.

WEBP unterstützt darüber hinaus Animation und ist in diesem Bereich weit effizienter als GIF; der 256-Farben-Grenze und der primitiven Kompression von GIF stellt WEBP volle Farbtiefe und moderne Kodierung entgegen.

Was in der Praxis zu tun ist

Ihr vorhandenes JPG-Archiv nach WEBP umzuwandeln bringt einen nennenswerten Gewinn, doch es gibt eine Grenze: Da Ihre Quelle bereits verlustbehaftet ist, erreichen Sie nicht das volle theoretische Potenzial von WEBP. Haben Sie Zugriff auf die ursprünglichen Rohdateien, liefert es ein besseres Ergebnis, das WEBP direkt daraus zu erzeugen.

Wählen Sie die Qualitätsstufe bei der Umwandlung nicht blind. Probieren Sie es mit einigen repräsentativen Bildern aus, betrachten Sie das Ergebnis in Originalgröße und übernehmen Sie die aggressivste Einstellung, bei der Sie mit bloßem Auge keinen Unterschied erkennen. Für die Umwandlung Ihrer Dateien können Sie das Werkzeug zur Umwandlung von JPG zu WEBP verwenden.

Zusammengefasst

Der Größenvorteil von WEBP entsteht dadurch, dass es aus benachbarten Blöcken Vorhersagen treffen kann, die Blockgröße an den Inhalt anpasst und eine effizientere abschließende Kodierungsstufe nutzt. Dieser Gewinn ist real, aber kein fester Prozentsatz – er variiert mit Inhalt, Bildgröße und Qualitätsstufe. Neben der Dateigröße machen auch die Unterstützung für Transparenz und der verlustfreie Modus WEBP zu einem flexibleren Format als JPG.