JPEG-Artefakte: Wie entstehen sie und wie entferne ich sie in Photoshop?

von Marius König

JPEG-Artefakte: Wie entstehen sie und wie entferne ich sie in Photoshop?

Das JPG-Dateiformat erfreut sich einer ungeheuren Beliebtheit. Einfache Digitalkameras und viele Smartphone-Kameras verwenden es als Standard zum Speichern ihrer Fotos. Auch Photoshop-User neigen gern dazu, dieses Format zu verwenden – lässt es die Dateigrößen doch gewaltig zusammenschnurren. Aber das ist gefährlich.

Destruktives Dateiformat

Denn dieses Dateiformat ist destruktiv. Es zerstört den Bildinhalt mehr oder weniger sichtbar zugunsten einer Minimierung des Speicherbedarfs. In vielen Fällen tritt das nicht oder kaum in Erscheinung, weshalb man gern dazu neigt, es zu tolerieren. Aber es ist immer eine Einbahnstraße, aus der man nicht mehr herauskommt, wenn man keine Kopie der Datei in einem anderen Format mehr besitzt.

Unkomprimierte (oben) versus JPEG-komprimierte Speicherung (unten): Die Verluste sind hier deutlich sichtbar – allerdings erfolgte die Komprimierung auch mit geringer Qualität.

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Warum zerstört die JPEG-Komprimierung die Bildinformation?

Komprimierungsverfahren

Das JPG-Dateiformat verwendet das JPEG-Komprimierungsverfahren, um den Speicherbedarf von Fotos zu reduzieren. Es handelt sich dabei um ein sehr komplexes Verfahren, in dem die Bildinformation umcodiert wird. Ein wesentlicher Bestandteil dabei ist die diskrete Cosinus-Transformation (DCT), bei der versucht wird, den Inhalt diskreter Blöcke von 8 x 8 Pixeln durch Annäherung über eine mathematische Formel nachzubilden. Das ermöglicht die Reduzierung der Bildinformation auf eine kleinere Reihe von Faktoren, aus denen der Inhalt wiederherstellbar ist – allerdings nicht exakt, sondern nur (je nach Anzahl der Faktoren) mehr oder weniger ungenau.

Blockartige Artefakte

Typisch für Bilddaten, die einmal JPEG-komprimiert gespeichert wurden, sind deshalb die durch die DCT erzeugten Blockartefakte (vor allem erkennbar an schrägen Kontrastkanten). Ihr Problem ist vor allem, dass sie, wenn sie einmal sichtbar sind, niemals wieder verschwinden. Im Gegenteil. Eines der größten Probleme des JPG-Dateiformats besteht darin, dass jedes Mal, wenn Sie solch eine Datei öffnen und wieder speichern – auch wenn Sie überhaupt nichts am Bild bearbeitet oder geändert haben –, weitere Information verloren geht.

Komplette Zerstörung möglich

Deshalb spricht man auch keineswegs zu Unrecht davon, dass die JPEG-Komprimierung die Bilddaten »zerstört«. Dass dies keine leere Floskel ist, beweist nachfolgende Abbildung: Hier wurde ein Foto geöffnet, um 90° rotiert und als JPG gespeichert. Nach 2.000-maliger Wiederholung dieses Vorgangs ist nur noch eine graue Fläche übrig.

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So zerstört die JPEG-Komprimierung den Bildinhalt: Das Originalfoto (ganz oben) wurde bis zu 2.000-mal geöffnet, um 90° rotiert und dann wieder als JPG-Datei gespeichert. Erschwerend kam hier allerdings hinzu, dass die Pixelzahl horizontal und vertikal nicht durch 16 teilbar war, was dazu führte, dass die bereits existierenden Blockartefakte nicht mit den neuen zusammenfielen. Das intensivierte die Qualitätsminderung noch deutlich. Aber auch ohne Rotation und ohne irgendeine Bildbearbeitung erzeugt jede Speicherung einer Bilddatei mit JPEG-Komprimierung inkrementell zunehmende Qualitätsverluste – nur nicht ganz so schnell wie hier abgebildet.

Wofür sollte man die JPEG-Komprimierung verwenden?

Nur als Exportformat verwenden

Zum Fotografieren und für die Bildbearbeitung möglichst gar nicht. JPG ist ein reines Exportformat. Das bedeutet: Solange Sie mit einer Bilddatei noch nicht fertig sind, sichern Sie sie unbedingt in einem nondestruktiven Dateiformat (PSD, TIF etc.), auf keinen Fall als JPG. Haben Sie die Arbeit beendet, dann speichern Sie das Ergebnis zweimal: einmal unkomprimiert (für eine eventuelle Weiterbearbeitung) und einmal komprimiert (für die Publikation).

Nur bei Fotos verwenden

Überhaupt nicht verwenden sollten Sie die JPEG-Komprimierung für Pixelgrafiken – also künstlich (nicht fotografisch) erzeugte Bilddateien (wie zum Beispiel Screenshots von Dialogfeldern etc.). Hier können die Blockartefakte besonders schlimme (und auch bei besserer Qualität noch deutlich sichtbare) Schäden anrichten.

Manchmal gibt es keine Wahl

JPG-Dateien sollten Sie nicht mehr für eine Weiterbearbeitung mit Photoshop öffnen, sondern wenn irgend möglich auf eine nicht komprimierte Arbeitsversion derselben Datei zurückgreifen. Manchmal ist das aber nicht möglich – zum Beispiel wenn die JPG-Datei von der Kamera erzeugt wurde.

Wie vermindere ich die Sichtbarkeit vorhandener JPEG-Artefakte?

Zwei Rettungsmethoden

Ist das Kind schon in den Brunnen gefallen, dann bleibt nichts anderes übrig, als die Artefakte mit den Photoshop-Bordmitteln zu bekämpfen. Dabei gibt es zwei Methoden, die sich jeweils für verschiedene Arten von Bilddateien bewährt haben. Die erste Methode, die wir Ihnen vorstellen, ist in der Regel besser geeignet für Fotografien, die zweite für Pixelgrafiken.

Rauschen reduzieren

Haben Sie ein Foto vor sich, das durch JPEG-Artefakte beschädigt ist, dann gehen Sie auf »Filter →  Rauschfilter →  Rauschen reduzieren…«. Belassen Sie das Dialogfeld im Modus »Einfach«, ziehen Sie alle Regler ganz nach links auf die Nullstellung und aktivieren Sie die Option »JPEG-Artefakt entfernen«. Dadurch wird eine spezielle Art der Weichzeichnung eingeschaltet, die unabhängig von der Reglerposition wirksam wird und darauf optimiert ist, sichtbare JPEG-Artefakte zu unterdrücken. Perfekt funktioniert das natürlich nicht, aber immerhin einigermaßen.

Der Rauschfilter »Rauschen reduzieren« besitzt eine Option »JPEG-Artefakt entfernen«. Ist sie eingeschaltet, dann sorgt eine spezielle Art der Weichzeichnung dafür, dass die typischen JPEG-Blöcke weniger stark auffallen – allerdings auf Kosten der allgemeinen Detailzeichnung.

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Behutsames Scharfzeichnen

Wie bei jeder Weichzeichnung gehen auch hier Details verloren. Durch behutsames Hochregeln von »Details scharfzeichnen« können Sie diese teilweise rekonstruieren – allerdings werden dadurch auch die Artefakte wieder sichtbarer. Versuchen Sie, hier einen Mittelweg zwischen Details und Artefakten zu finden.

Mit »Details scharfzeichnen« können Sie verlorene Details wieder zurückholen – allerdings werden die Artefakte dadurch auch wieder verstärkt.

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Die anderen Regler

Die anderen Regler »Stärke«, »Farbrauschen reduzieren« und »Details erhalten« belassen Sie bitte unbedingt in Nullposition. Denn falls das Foto damit tatsächlich Probleme hatte, dann wurden diese durch die JPEG-Komprimierung bereits »beseitigt«.

Wie behandle ich Pixelgrafiken mit JPEG-Artefakten?

Globale Weichzeichnung nicht zu empfehlen

Der Rauschfilter »Rauschen reduzieren« ist für Pixelgrafiken nur sehr bedingt geeignet, weil er pauschal weichzeichnet und damit die hier besonders wichtigen Details zerstört – er wirkt also eher als »Verschlimmbesserung«.

Das ist nicht wirklich besser – im Gegenteil. Bei Pixelgrafiken ist »Rauschen reduzieren« keine große Hilfe.

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Matter machen

1. Wählen Sie bei Pixelgrafiken besser »Filter →  Weichzeichnungsfilter →  Matter machen…«

2. Stellen Sie zunächst die Regler »Radius« auf 1 Pixel und »Schwellenwert« auf Maximum (255 Stufen). 

3. Erhöhen Sie nun den Radius in kleinen Schritten, bis die JPEG-Artefakte vollständig unsichtbar sind. Das sollte bereits bei 2 bis 3 Pixel Radius der Fall sein. Stören Sie sich nicht an der allgemeinen Unschärfe. 

4. Ziehen Sie nun den Regler »Schwellenwert« auf sein Minimum (2 Stufen). 

5. Erhöhen Sie diesen Wert Zug um Zug, bis die Artefakte wieder verschwunden sind.

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Der Weichzeichnungsfilter »Matter machen« ist hier haushoch überlegen. Er zeichnet pauschal weich, aber nur bis zu einem einstellbaren Schwellenwert. Übersteigt der Kontrast benachbarter Pixel diesen Wert, dann wird die Weichzeichnung ausgeschaltet. Da die JPEG-Artefakte eine niedrige Amplitude besitzen, können sie fast vollständig ausgefiltert werden, wenn der Schwellenwert minimal über dieser liegt.

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