Die Darstellung von Grafiken

Grafiken, Bilder und Zeichnungen werden mit verschiedenen Technologien dargestellt,bearbeitet und gespeichert. Grundsätzlich gibt es zwei Kategorien zur Bearbeitung von grafischen Elementen:

1. Bitmap-Grafiken:

   Bilder und Fotos werden im Bitmap-Format oder Rastergrafik-Format hinterlegt. Dabei besteht das Bild aus einer Aneinanderreihung einzelner Bildpunkte. Der überwiegende Teil der in Dokumenten verwendeten Grafiken benutzt diese Technologie zur Darstellung und Speicherung. So vorteilhaft Bitmap-Grafiken zur Darstellung eines Bildes oder Fotos sind - sie haben auch Nachteile:

   Bei aus Linien und Kurven bestehenden Zeichnungen (zum Beispiel Baupläne) benötigt deren Darstellung durch Bildpunkte viel zu viel Speicherplatz. Weiterhin gibt es bei der Skalierung (Größenänderung) von Bitmap-Grafiken ein Problem: Beim Verkleinern einer Bitmap-Grafik werden einfach Zeilen und/oder Spalten mit Bildpunkten weggelassen. Bei Strichzeichnungen führt dies dazu, dass plötzlich Linien oder Grafikelemente verschwinden, was etwa bei technischen Zeichnungen einer Katastrophe gleichkommt.

2. Vektorgrafiken

   Um die Nachteile der BitmapGrafiken zu umgehen, werden Zeichnungen, die im Wesentlichen aus Linien, Figuren und Texten bestehen, üblicherweise als Vektorgrafiken im Vektorgrafik-Format gespeichert. Die Bildelemente lassen sich durch Vektoren beschreiben. Vektoren können Sie sich als (kurze) Linien oder Pfeile vorstellen, wobei ein Anfangspunkt, eine Richtung und eine Länge angegeben sind. Sind diese Vektoren nur genügend kurz, lassen sich durch Aneinanderreihen beliebige Figuren (auch Kreise) beschreiben. Vektoren können zudem Eigenschaften wie beispielsweise die Liniendicke oder die Linienfarbe definieren.
   Vorteile: Eine Zeichnung kann kompakt gespeichert werden,da nur die Anweisungen zur Konstruktion der Vektoren hinterlegt werden (z. B Anfangspunkt 10,20, Endpunkt 10,620 - als Bitmap müssten Sie jetzt 600 Punkte speichern...)
   Die Zeichnungen lassen sich auch beliebig skalieren.Wird die Zeichnung vergrößert oder verkleinert, rechnet das Programm die Vektorenlänge sowie die Anfangspunkte beliebig um und zeichnet die Elemente neu. Ein weiterer Vorteil tritt beim Bearbeiten der Zeichnungen auf: Da das Programm die Elemente aus Vektoren aufbaut, kennt es die einzelnen Elemente. Der Benutzer kann beliebige Elemente markieren, in der Zeichnung verschieben, entfernen, deren Eigenschaften ändern oder sogar weitere Elemente aus Bibliotheken in die Zeichnung einfügen. Diese Techniken lassen sich beispielsweise in Zeichenprogrammen wie AutoCAD nachvollziehen.
   Nachteil des Vektorformats: Sie können keine Bitmap-Grafik abbilden. Diese würde ja aus einer riesigen Anzahl von Vektoren, nämlich genau einem Vektor für jeden Bildpunkt, bestehen.

Häufig gelangen außerdem trickreiche Kodierungs- und Komprimier-Verfahren zum Einsatz, um die erforderliche Datenmenge zu reduzieren. Babylon ist überall: BMP, GIF, TIFF, PICT und JPEG sind nur einige Dateiformate, die dem Anwender an den Kopf geworfen werden. Die Vielzahl der Grafikformate spiegelt die historische Entwicklung (HardwareEntwicklung sowie Anforderungen an Grafikformate) der letzten Jahrzehnte wider. Einige Grafikformate wurden von Firmen oder Einzelpersonen als Teil eines Grafikprogramms entwickelt (zum Beispiel PCX, GIF). Andere Formate wie TIFF, CGM,JPEG, PNG sind das Ergebnis internationaler Standardisierungsgremien, die sich um hersteller- und plattformübergreifende Grafikstandards bemühten.

Ein wichtiges Thema stellt die Farbtiefe in Bitmap-Bildern dar:

Möchten Sie nur ein Schwarzweiß-Bild darstellen, benötigen Sie pro Bildpunkt ein Bit, welches die Werte 0 (weiß) oder 1 (schwarz) annehmen kann. Diese Variante kennen Sie von Fotokopien, aus Zeitungen und von Schwarzweiß-Fotos. Der Bildhintergrund ist dabei weiß, das Bild wird durch schwarze Punkte dargestellt. Um 16 Farben pro Bild darzustellen, muss jeder Bildpunkt bereits 4 Bit umfassen, und 256 Farben erfordern 8 Bit (oder ein Byte) pro Bildpunkt.

Eine kurze Rechnung zeigt, dass die Farbtiefe die Größe der Grafikdatei entscheidend beeinflusst. Bei einer Grafik von 640 mal 480 Bildpunkten ergibt das 307 200 Pixel. Wird ein monochromes Bild mit 1 Bit pro Pixel gespeichert, umfasst die Datei 307 200 Pixel oder Bit, das heißt,sie ist etwa 37,5 Kilobyte groß. (Sie müssen hier lediglich die Zahl der Bildpunkte durch 8 teilen, da ein Byte acht Bit umfasst.) Weist das Bild 16 Farben auf, belegt jeder Bildpunkt bereits 4 Bit. Die Grafikdatei benötigt dann den vierfachen Platz, das heißt,etwa 150 Kilobyte. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse dieser Rechnung bei verschiedenen Farbtiefen:

Farben	Bits	Bytes
2	1	38400
16	4	153600
256	8	307200
65536	16	614400
16,8 Mio.	24	921000

Sie sehen also, ein Bild mit nur 640 x 480 Bildpunkten benötigt in der so genannten Echtfarben-Darstellung beim Speichern bereits fast 1 Megabyte Speicherplatz.

Abspeck-Kuren:
Beim Überspielen von Internet Seiten mit Bildern oder beim Speichern vieler Grafiken hat die Dateigröße eine gravierende Bedeutung. Ein Megabyte pro Bild oder mehr ist wegen der langen Übertragungszeiten selten erträglich. Ziel ist es daher, die Dateigröße der Grafiken erheblich zu verkleinern.
Ein Weg: Reduzieren Sie die Farbtiefe der Bilder, wirkt sich dies sofort auf die Dateigröße aus. Der Wechsel von der Echtfarben-Darstellung auf 256 Farben reduziert den Speicherbedarf auf ein Drittel. Dieses funktioniert aber nicht für alle Bilder gleich gut (s. Farbpalette). Ein Beispiel für 256 Farben ist das GIF-Format, das nur 256 Farben unterstützt. Dafür "kann" das Format mehrere Bilder in einer Datei speichern und nacheinander abspielen (Gif-Animation: ).

Der andere Ansatz besteht darin, die Daten zusätzlich komprimiert zu speichern.