Öffne eine beliebige .jpg-Datei in einem Hex-Editor. Die ersten beiden Bytes:
FF D8
Das ist der Start-of-Image-Marker (SOI). Jede JPEG-Datei beginnt damit. Jeder JPEG-Decoder auf der Erde sucht danach. Die folgenden Bytes teilen dem Decoder mit, welche JPEG-Variante vorliegt, welcher Farbraum erwartet wird und wo die Pixeldaten beginnen. Das Format ist älter als der Webbrowser, trägt aber laut dem Web Almanac 2025 immer noch etwa 57% aller Bilder im modernen Web.
Die Speicherkrise, aus der JPEG entstand
1986 belegte ein unkomprimiertes 640 x 480 Graustufenbild 307 KB Speicher. Ein Farbbild derselben Auflösung brauchte 921 KB. Zu einer Zeit, als eine 20-MB-Festplatte Hunderte Dollar kostete und 1,44-MB-Disketten das Standard-Austauschmedium waren, konnte ein einziges unkomprimiertes Foto zwei Drittel einer Diskette füllen.
Der Bedarf war klar: ein Standard-Komprimierungsformat für kontinuierliche Tonwerte, also Fotografien und keine Strichzeichnungen. Mehrere Gruppen arbeiteten daran. Die Joint Photographic Experts Group (JPEG), 1986 von ISO/IEC und ITU-T gegründet, brachte die verschiedenen Ansätze in einem einzigen Entwurf zusammen. Nach sechs Jahren Verfeinerung wurde der Standard 1992 als ISO/IEC 10918-1 veröffentlicht.
JPEG war nie als universelles Bildformat gedacht. Es wurde für einen konkreten Job entworfen: Fotografien klein genug zu machen, um sie zu speichern und zu übertragen. Das erledigt es, indem es Informationen in einer ganz bestimmten Reihenfolge verwirft.
Warum JPEG so gut komprimiert
JPEG-Komprimierung ist eine Pipeline, kein einzelner Algorithmus. Jede Stufe entfernt Daten, die das menschliche Sehsystem am wenigsten wahrscheinlich vermisst.
1. Farbraumkonvertierung (RGB -> YCbCr)
Dein Bildschirm zeigt RGB. JPEG speichert YCbCr. Der Y-Kanal trägt die Luminanz (Helligkeit). Cb und Cr tragen die Chrominanz (Blau- und Rot-Differenz). Das ist relevant, weil das menschliche Auge etwa 2,5 Millionen Zapfenzellen auf Helligkeit und nur 100.000 auf Farbe spezialisiert hat. Wir sehen Luminanzdetails deutlich besser als Farbdetails.
2. Chroma-Subsampling
Die meisten JPEGs verwenden 4:2:0-Subsampling. Auf jeweils 4 Luminanz-Samples kommen 1 Cb-Sample und 1 Cr-Sample. Das bedeutet: Die Chromakanäle werden mit einem Viertel der Auflösung des Luma-Kanals gespeichert. Bei einem 4000 x 3000-Bild ist die Y-Ebene in voller Auflösung. Die Cb- und Cr-Ebenen sind jeweils 2000 x 1500. Damit reduziert man die Rohdaten um rund 50%, bevor überhaupt echte Komprimierung beginnt, und die meisten Betrachter bemerken es nicht.
3. Die diskrete Kosinustransformation (DCT)
Das Bild wird in 8 x 8-Pixel-Blöcke aufgeteilt. Jeder Block durchläuft eine DCT, die räumliche Daten (Pixelwerte) in Frequenzdaten umwandelt (wie schnell sich die Werte über den Block ändern). Das Ergebnis ist eine 8 x 8-Matrix von Koeffizienten. Der Wert oben links ist der DC-Koeffizient, die durchschnittliche Helligkeit des Blocks. Die anderen 63 sind AC-Koeffizienten, die zunehmend hochfrequente Details repräsentieren.
Hochfrequente Koeffizienten kodieren feine Texturen: Haare, Gras, Rauschen. Niedrigfrequente Koeffizienten kodieren grobe Formen: Himmel, Wände, Hautfarbe.
4. Quantisierung
Hier passiert der Verlust. JPEG wendet eine Quantisierungstabelle auf jeden DCT-Block an. Die Tabelle ist eine zweite 8 x 8-Matrix von Divisoren. Jeder DCT-Koeffizient wird durch seinen passenden Quantizer dividiert und auf die nächste ganze Zahl gerundet.
Die Standard-Quantisierungstabelle trifft hochfrequente Koeffizienten am härtesten:
16 11 10 16 24 40 51 61
12 12 14 19 26 58 60 55
14 13 16 24 40 57 69 56
14 17 22 29 51 87 80 62
18 22 37 56 68 109 103 77
24 35 55 64 81 104 113 92
49 64 78 87 103 121 120 101
72 92 95 98 112 100 103 99
Ein hochfrequenter Koeffizient von beispielsweise 7 wird durch 121 dividiert und auf 0 gerundet. Er ist weg. Irreversibel. Der Decoder sieht ihn nie. Das ist verlustbehaftete Komprimierung: Daten werden zerstört, nicht nur neu kodiert.
Bei Qualität 90 werden die Quantizer durch einen kleineren Skalierungsfaktor dividiert. Bei Qualität 50 ist der Skalierungsfaktor höher. Mehr Koeffizienten werden zu Null. Die Datei wird kleiner. Das Bild wird weicher.
5. Entropiekodierung
Nach der Quantisierung werden die verbleibenden Koeffizienten im Zickzackmuster gescannt, mit Lauflängenkodierung (RLE) verarbeitet und mit Huffman-Kodierung komprimiert. Diese Stufe ist verlustfrei. Sie packt die bereits zerstörten Daten nur effizienter.
Das Ergebnis: Ein unkomprimiertes 12-MP-RGB-Bild ist 36 MB. Als JPEG mit Qualität 90 und 4:2:0-Subsampling gespeichert, sinkt es auf ~3,5 MB. Das ist eine 10:1-Reduktion bei sichtbarem Qualitätsverlust erst unter Vergrößerung.
Wie stark wirkt sich die Verlustbehaftung aus?
Der Schaden ist nicht gleichmäßig verteilt.
| Qualität | Typische Größe (12 MP) | Visueller Effekt |
|---|---|---|
| 95+ | ~8 MB | Fast unsichtbar; bevorzugt für Archivierung |
| 90 | ~3,5 MB | Leichte Weichzeichnung; Standard für Kameras |
| 75 | ~1,8 MB | Sichtbare Unschärfe in Feindetails; Web-Standard |
| 50 | ~1,0 MB | Blockartefakte bei 100%-Zoom deutlich erkennbar |
| 30 | ~600 KB | Farbbanderung, Moskito-Rauschen, für Druck unbrauchbar |
Bei niedrigeren Qualitätsstufen lassen sich einige typische Artefakte beobachten:
- Blocking: Sichtbare 8 x 8-Gitternetze, besonders bei sanften Farbverläufen wie Himmeln.
- Ringing: Oszillierende Höfe um hochkontrastige Kanten (Text vor Hintergrund).
- Farbverschmierung: Chroma-Subsampling verläuft Farbe über scharfe Grenzen hinweg.
Besonders problematisch wird es beim Generationsverlust (Generation Loss). Öffne ein JPEG, bearbeite es, speichere erneut als JPEG. Jeder Speichervorgang durchläuft die gesamte Pipeline: RGB -> YCbCr -> Subsampling -> DCT -> Quantisierung. Die Rundungsfehler summieren sich. Nach 10 Generationen kann ein Bild aussehen wie ein Aquarell. Nach 50 ist es nicht mehr wiederzuerkennen.
Der Grünstich und andere Eigenheiten beim wiederholten Speichern
Speichere ein JPEG oft genug erneut, und dir fällt möglicherweise ein Farbtemperatur-Drift auf. Manche Bilder nehmen einen subtilen Grünstich an. Andere verschieben sich nach Magenta. Der Grund liegt in den Chromakanälen verborgen.
JPEG speichert Cb und Cr in reduzierter Auflösung und quantisiert sie aggressiv. Jeder Speichervorgang führt Rundungsfehler in beiden Kanälen ein. Die Rückkonvertierung nach RGB verwendet diese Matrix:
R = Y + 1.402 x (Cr - 128)
G = Y - 0.344136 x (Cb - 128) - 0.714136 x (Cr - 128)
B = Y + 1.772 x (Cb - 128)
Wichtig ist, dass Grün aus beiden Cb und Cr berechnet wird. Wenn wiederholte Quantisierung Cb um auch nur einen einzigen Quantisierungsschritt nach oben und Cr nach unten verschiebt, driftet der G-Kanal. Eine positive Abweichung in Cb drückt Grün. Eine negative Abweichung in Cr hebt Grün an. Die Wechselwirkung ist nicht symmetrisch, weil die Koeffizienten -0.344136 und -0.714136 unterschiedliche Beträge haben. Das Ergebnis ist eine langsame Ansammlung von Grüntönen in manchen Bildbereichen, besonders dort, wo die ursprünglichen Chromawerte bereits nahe an Quantisierungsgrenzen lagen.
Dieser Effekt tritt nicht in jedem Bild auf. Er hängt von den Quantisierungstabellen des Encoders, dem Subsampling-Modus und dem Bildinhalt ab. Aber er ist real, reproduzierbar und einer der Gründe, warum professionelle Workflows erneutes Speichern von JPEGs vermeiden.
Warum setzt sich JPEG trotzdem durch?
JPEG ist nicht populär, weil es perfekt wäre. Es funktioniert einfach gut genug und lässt sich überall öffnen.
Das Baseline-JPEG-Patent (gehalten von Forgent Networks) erlosch 2006, das Format ist also lizenzfrei. Jede Kamera, jedes Telefon, jeder Drucker und jeder Browser hat einen JPEG-Decoder in Silizium oder hochoptimiertem C. Das Rendern kostet fast nichts. Für Social Media, Nachrichtenseiten und E-Mail-Anhänge ist JPEG in Qualität 75 auf einem Telefonbildschirm vom Original kaum zu unterscheiden.
Der größte Vorteil ist aber die Verbreitung. Content Management Systems, CDNs, Bildbibliotheken und Legacy-Archive sprechen alle JPEG. Sie zu ersetzen erfordert mehr als ein besseres Format. Man braucht auch einen Grund, Petabytes bestehender Assets zu migrieren.
Formate, die JPEG ablösen wollten
Mehrere Formate haben versucht, JPEG zu entthronen. Keines hat es vollständig geschafft.
| Format | Lossy | Lossless | Transparenz | Animation | Max. Bittiefe | Wichtigster Vorteil |
|---|---|---|---|---|---|---|
| JPEG | Ja | Nein | Nein | Nein | 8-Bit | Universelle Unterstützung |
| PNG | Nein | Ja | Ja | Nein | 16-Bit | Perfekt verlustfrei, Alpha |
| WebP | Ja | Ja | Ja | Ja | 8-Bit | 25-35% kleiner als JPEG, browser-nativ |
| HEIC | Ja | Ja | Ja | Ja | 16-Bit | ~50% kleiner als JPEG, Apple-Standard |
| AVIF | Ja | Ja | Ja | Ja | 12-Bit | Beste Komprimierung heute, lizenzfrei |
| JPEG XL | Ja | Ja | Ja | Ja | 32-Bit | Verlustfreie JPEG-Rekomprimierung, progressives Dekodieren |
PNG löste das verlustfreie Problem, produziert aber für Fotos Dateien, die 5-10x größer sind als JPEG. Es dominiert Screenshots, UI-Assets und Grafiken.
WebP (Google, 2010) schlägt JPEG bei der Größe und fügt Transparenz und Animation hinzu. Es wird inzwischen von jedem großen Browser ausgeliefert. Der Web Almanac 2025 setzt WebP bei 11% der LCP-Bilder an, gegenüber 7% im Jahr 2024. Es ist der sichere Upgrade-Pfad heute.
HEIC (Apple, 2017) verwendet HEVC-Komprimierung in einem ISOBMFF-Container. Es ist ~40-50% kleiner als JPEG und speichert mehrere Bilder pro Datei. Es dominiert das Apple-Ökosystem und stockt überall sonst wegen HEVC-Patentpools.
AVIF (AOM, 2019) leitet sich von AV1-Video ab. Es erreicht die besten Komprimierungsraten jedes breit unterstützten Formats, rund 30% kleiner als WebP bei gleicher Qualität. Der Nachteil ist die Dekodiergeschwindigkeit. AVIF-Bilder können auf Mobilgeräten 2-3x länger zum Rendern brauchen als JPEG, was Akku frisst und den Largest Contentful Paint verzögert.
JPEG XL (ISO/IEC 18181, 2021) ist technisch allen überlegen. Es komprimiert 50-60% kleiner als JPEG. Es dekodiert schnell. Es unterstützt progressives Dekodieren: Ein brauchbares Bild erscheint bereits nach dem Herunterladen von ~1% der Datei. Am wichtigsten: Es kann bestehende JPEGs verlustfrei rekomprimieren für ~20% Größeneinsparung mit bitgenauer Wiederherstellung des Originals. Kein anderes Format kann das.
Der aktuelle Stand
JPEG XL hatte einen holprigen Start. Google fügte 2021 experimentelle Unterstützung in Chrome hinzu, entfernte sie dann am 31. Oktober 2022, die "Halloween-Entscheidung". Der genannte Grund: unzureichender inkrementeller Nutzen gegenüber bestehenden Formaten. Der Backlash war sofort. Das Chromium-Issue wurde das zweitmeist-gestartete in der Projektgeschichte. Google wurde vorgeworfen, AVIF zu schützen, ein Format, das mit der Alliance for Open Media verknüpft ist, die Google mitbegründete.
Ende 2025 drehte Chromium um. Ein neuer Rust-Decoder (jxl-rs) landete in Chrome Canary. Chrome 145, veröffentlicht im Februar 2026, brachte JPEG XL-Unterstützung hinter einem Flag. Safari unterstützt es seit 2023. Firefox Nightly integriert denselben Rust-Decoder. JPEG XL ist noch nicht standardmäßig aktiviert, aber es ist zurück in der Codebasis.
AVIF ist unterdessen die pragmatische Wahl für 2026. Browserunterstützung ist breit. Encoder verbessern sich. Cloudinary und Cloudflare liefern beide AVIF automatisch über Accept-Header-Verhandlung aus. Die mediane Seite, die AVIF oder WebP ausliefert, zeigt 81% gute LCP-Raten gegenüber 64% für rein JPEG-basierte Seiten, laut CoreDash-Daten.
Was das für deine Bilder bedeutet
JPEG ist ein 33 Jahre alter Kompromiss. Es wirft Farbauflösung, hochfrequente Textur und numerische Präzision über Bord, um Dateigrößen zu erreichen, die digitale Fotografie in den 1990ern überhaupt erst machbar machten. Die Artefakte sind bekannt. Der Generationsverlust ist real. Der Grünstich kommt vor.
Trotzdem hält JPEG durch, weil die Wechselkosten höher sind als der Aufwand, beim Status quo zu bleiben. Das erinnert an QWERTY, aber im Gegensatz zu einer Tastaturbelegung gibt es bei Bildformaten heute echte Alternativen.
Wer mit Bildern arbeitet, kann sich an ein paar einfachen Regeln orientieren. Bewahre Originale in einem verlustfreien Format oder als JPEG in Qualität 95+ auf. Bearbeite nie wieder von einem Web-Export in Qualität 75. Liefere moderne Formate dynamisch aus, zum Beispiel über ein CDN oder einen Bildservice, der AVIF, WebP oder JPEG XL basierend auf dem Accept-Header des Browsers verhandelt. Speichere ein Original und lasse die Edge bei Bedarf konvertieren. Wenn du kleinere Dateien brauchst, kodier vom Original neu, nicht von einem anderen JPEG.
JPEG verschwindet nicht von heute auf morgen. Es wird wahrscheinlich einen ähnlichen Weg gehen wie GIF: überall noch unterstützt und in jedem Viewer öffnend, aber zunehmend von Formaten verdrängt, die denselben Job mit weniger Bytes und weniger Artefakten erledigen.
