Was ist ein digitales Bild?

Von dem WhiteWall-Experten Jan-Ole Schmidt

In der heutigen digitalen Welt sind Bilder allgegenwärtig. Ob auf Smartphones, Computern oder im Internet – digitale Bilder spielen eine zentrale Rolle in der Kommunikation und im täglichen Leben. Doch was genau ist ein digitales Bild und auf welchen technischen Grundlagen basiert es? Dieser Beitrag gibt einen umfassenden Einblick in das Thema und erläutert die wichtigsten Aspekte wie die Entstehung eines digitalen Bildes, Auflösung, Pixel, Bildgröße, PPI und DPI .

Digitale Bilder: Eine Einführung in die Grundlagen

Ein digitales Bild ist im Wesentlichen eine visuelle Darstellung von Informationen in einer Form, die von Computern, Smartphones und anderen digitalen Geräten verarbeitet und angezeigt werden kann. Im Gegensatz zu analogen Bildern, wie Fotografien auf Papier oder Gemälden auf Leinwand, bestehen digitale Bilder aus einer rasterförmigen Anordnung von winzigen, quadratischen Bildpunkten, den sogenannten Pixeln (Abkürzung für "Picture Element"). Diese Pixel sind die kleinsten Bestandteile eines digitalen Bildes und haben einen großen Einfluss auf dessen Qualität, Detailtreue und Schärfe.

So entsteht ein digitales Bild

Ein digitales Bild wird in der Regel mit einer Digitalkamera, einem Scanner oder einem anderen Bildaufnahmegerät erzeugt. Diese Geräte erfassen das von einer Szene oder von einem zu scannenden Dokument reflektierte Licht und wandeln es in elektronische Signale um. Bei einer Kamera beispielsweise fällt das Licht durch das Objektiv auf einen Bildsensor (heute meist ein CMOS-Sensor, früher auch CCD-Sensoren). Der Sensor besteht aus Millionen von Pixeln (Megapixeln), an denen das Licht über lichtempfindliche Fotodioden empfangen und in elektrische Signale umgewandelt wird.

Die meisten Bildsensoren sind monochromatisch und erfassen nur Helligkeitsinformationen. Um Farbinformationen zu erfassen, wird der Sensor mit einer Bayer-Farbfilter-Matrix oder einem anderen Farbmosaikfilter überlagert, der die Pixel mit roten, grünen und blauen (RGB) Farbfiltern ausstattet. In Verbindung mit den Helligkeitsinformationen kann der Sensor Farben auf diese Weise in verschiedenen Intensitäten wiedergeben, um ein breites Farbspektrum darstellen zu können. Dies geschieht bereits in der Kamera oder später in einer Bildverarbeitungssoftware. Die Gesamtheit aller Pixel ergibt schließlich das sichtbare Bild.

Digitale Bilder entstehen nicht nur durch die Aufnahme realer Szenen mit Kamerasensoren oder Scannern, sondern können auch vollständig virtuell erzeugt werden. Digitale Zeichnungen werden mit Grafiktabletts oder Zeichenprogrammen wie Adobe Fresco oder Procreate erstellt, wobei der Künstler die volle Kontrolle über Form, Farbe und Textur hat. Beim 3D-Rendering entstehen Bilder durch die Berechnung virtueller Modelle, die mit 3D-Software erstellt werden. Dabei werden Licht, Schatten und Materialien simuliert, um fotorealistische oder stilisierte Ergebnisse zu erzielen. Eine weitere Methode ist die Generierung durch Künstliche Intelligenz (KI), die auf Basis von Algorithmen und vorgegebenen Daten völlig neue Bilder erzeugt. KI-Systeme wie DALL-E oder Stable Diffusion können aus Textbeschreibungen oder Mustervorgaben kreative und oft überraschende digitale Bilder generieren. Diese Ansätze eröffnen neue Möglichkeiten für Design, Kunst und Fotografie jenseits der klassischen Fotografie.

Was bedeutet Auflösung?

Die Auflösung eines digitalen Bildes bezieht sich auf die Anzahl der in einem Bild enthaltenen Pixel und wird normalerweise in der Form "Breite x Höhe" angegeben. Zum Beispiel enthält ein Bild mit einer Auflösung von 1.920 x 1.080 Pixel insgesamt 2.073.600 Pixel. Bei einem 45-Megapixel-Foto mit einer Auflösung von 8.192 x 5.464 Pixeln sind es sogar 44.761.088 Pixel. Die Auflösung spielt eine entscheidende Rolle für die Schärfe und Detailgenauigkeit eines Bildes. Je mehr Bildpunkte vorhanden sind, desto mehr Details können dargestellt werden.

Eine höhere Auflösung bedeutet eine größere Anzahl von Pixeln, wodurch auch die Menge der gespeicherten Informationen erheblich zunimmt. Hochauflösende Bilder benötigen daher mehr Speicherplatz auf digitalen Geräten und erfordern eine schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit, insbesondere bei der Bearbeitung oder Übertragung solcher Dateien. Das liegt daran, dass jeder Pixel zusätzliche Daten wie Farb- und Helligkeitsinformationen enthält, die von der Software oder Hardware verarbeitet werden müssen. Hochauflösende Bilder erfordern daher bei Kameras und bei Computern bzw. Notebooks schnelle Prozessoren und große Speicherkarten oder Festplatten.

Bildgröße und ihre Bedeutung

Die Bildgröße bezieht sich auf die Abmessungen eines Bildes, wenn es auf einem Bildschirm oder einem Druckmedium ausgegeben wird. Die Bildgröße wird häufig in Zoll oder Zentimetern angegeben und ergibt sich aus der Kombination von Auflösung und Pixeldichte. Die Pixeldichte gibt an, wie viele Pixel pro Zoll (PPI = “Pixels Per Inch”) auf einem Bildschirm angezeigt werden oder für ein Druckerzeugnis zur Verfügung stehen. Die Abkürzung DPI = “Dots Per Inch” gibt an, wie viele Druckpunkte pro Zoll auf das Druckmedium gedruckt werden, auch Punktdichte genannt.

Verhältnis zwischen Auflösung und Bildgröße

• Hohe Auflösung und kleine Bildgröße: Wenn ein Bild viele Pixel hat (hohe Auflösung), aber auf eine kleine Fläche verteilt ist, hat es eine hohe Pixeldichte (viele Pixel pro Zoll). Das Ergebnis ist ein scharfes und detailliertes Bild.

• Niedrige Auflösung und große Bildgröße: Wenn ein Bild mit niedriger Auflösung (wenige Pixel) vergrößert wird, ist die Pixeldichte niedrig (wenige Pixel pro Zoll). Dadurch werden die Pixel sichtbar, und das Bild erscheint unscharf oder "pixelig".

DPI: Dots Per Inch und ihre Bedeutung für den Druck

DPI, oder "Dots Per Inch", ist ein Maß für die Druckauflösung, das angibt, wie viele Tintenpunkte innerhalb eines linearen Zolls (2,54 Zentimeter) gedruckt werden. Eine höhere DPI-Zahl bedeutet, dass mehr Tintenpunkte auf einer kleinen Fläche platziert werden, was zu einer höheren Detailgenauigkeit und Schärfe des gedruckten Bildes führt. Ein Bild mit 300 DPI enthält 300 Bildpunkte pro Zoll, was zu einer feinen und detaillierten Darstellung führt. Aus diesem Grund gelten 300 DPI als Standardwert für den hochwertigen Druck von Fotos und Grafiken. Im Gegensatz dazu werden Bilder für das Web in der Regel mit 72 DPI gespeichert, da Monitore und Bildschirme keine höhere DPI-Auflösung benötigen. Ein höherer DPI-Wert für Web-Bilder würde nur die Dateigröße erhöhen, ohne die visuelle Qualität zu verbessern. Daher ist es sinnvoll, den DPI-Wert eines Bildes dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen.

Unterschied zwischen DPI und PPI

Neben DPI gibt es noch den Begriff PPI (Pixels Per Inch), der häufig im Zusammenhang mit digitalen Bildern verwendet wird. Während sich DPI auf die Druckauflösung bezieht, beschreibt PPI einerseits die Anzahl der Pixel pro Zoll auf einem digitalen Bildschirm, wird andererseits aber auch als Angabe dafür verwendet, wie viele Pixel pro Zoll eines Bildes für den Druck zur Verfügung stehen. Ein Monitor mit einer höheren PPI-Zahl stellt Bilder beispielsweise schärfer und klarer dar. Moderne Smartphones und Computerbildschirme haben in der Regel einen höheren PPI-Wert, was zu einer besseren Darstellung von Text und Bildern führt.

Die Bedeutung der Dateiformate für digitale Bilder

Digitale Bilder können in verschiedenen Dateiformaten gespeichert werden, die sich darauf auswirken, wie die Bilddaten komprimiert und gespeichert werden. Die gängigsten Formate sind JPEG, PNG, TIFF, RAW und inzwischen auch HEIC/HEIF. Jedes Format hat seine eigenen Vor- und Nachteile, je nach Verwendungszweck des Bildes.

JPEG ist ein weit verbreitetes Format, das für seine effiziente, “verlustbehaftete Komprimierung” bekannt ist. “Verlustbehaftet” bedeutet in dem Fall, dass die Dateigröße reduziert wird, indem Teile der Bilddaten zusammengefasst werden. Die gute Nachricht: Bei geringer Komprimierung, das heißt bei Speicherung des JPEGs in hoher Qualität, ist die JPEG-Bilddatei immer noch hervorragend für Ausdrucke und Ausbelichtungen bei WhiteWall geeignet. Gleichzeitig ist die Datei deutlich kleiner als zum Beispiel ein Bild im TIFF-Format.

PNG verwendet eine verlustfreie Kompression, die sicherstellt, dass keine Bilddaten verloren gehen, wenn die Datei gespeichert oder bearbeitet wird. Das bedeutet, dass die Bildqualität vollständig erhalten bleibt, unabhängig davon, wie oft das Bild gespeichert wird. Das PNG-Format eignet sich besonders gut für Webgrafiken, Logos und Bilder mit transparentem Hintergrund, da es Alphakanäle unterstützt, die Transparenz ermöglichen. Das PNG-Format bietet zwar eine hohe Qualität, führt aber im Vergleich zum JPEG-Format auch zu einer größeren Dateigröße.

TIFF ist ein in der professionellen Fotografie und im Druck weit verbreitetes Format, da es ebenfalls verlustfrei komprimiert oder unkomprimiert vorliegen kann. Es ermöglicht die Speicherung großer Bilddateien in höchster Qualität ohne Datenverlust. Die Möglichkeit, mehrere Ebenen und umfangreiche Metadaten zu speichern, macht TIFF zu einem bevorzugten Format für die Nachbearbeitung von Fotos in Bildbearbeitungsprogrammen. Allerdings sind die Dateien sehr groß, was ihre Verwendung einschränkt, wenn der Speicherplatz begrenzt ist.

RAW ist ein Format, das speziell für professionelle Fotografen und anspruchsvolle Bildbearbeitung entwickelt wurde. Es speichert die unkomprimierten, unbearbeiteten Daten direkt vom Kamerasensor, was eine maximale Kontrolle bei der Nachbearbeitung ermöglicht. RAW-Dateien bieten eine größere Farbtiefe und einen höheren Dynamikumfang, was besonders bei der Nachbearbeitung von Vorteil ist, da Details in Schatten und Lichtern besser wiedergegeben werden können. Diese Flexibilität hat jedoch den Nachteil, dass RAW-Dateien sehr groß sind und spezielle Software für die Bearbeitung und Konvertierung in gängigere Formate wie JPEG oder TIFF erfordern.

Das HEIC/HEIF-Format (High Efficiency Image File Format) kombiniert hohe Bildqualität mit effizienter Datenkompression. Im Vergleich zu JPEG und PNG bietet HEIC/HEIF eine stärkere Komprimierung, wodurch die Dateigröße bei gleicher oder sogar besserer Bildqualität deutlich reduziert wird. Ein besonderer Vorteil ist die Unterstützung einer Farbtiefe von bis zu 16 Bit pro Farbkanal, während JPEG auf 8 Bit pro Kanal beschränkt ist. Dadurch können Bilder im HEIC/HEIF-Format feinere Farbabstufungen und eine höhere Dynamik darstellen. Neben der besseren Bildqualität und kleineren Dateigrößen unterstützt HEIC/HEIF erweiterte Funktionen wie Transparenz, die bisher vor allem dem PNG-Format vorbehalten war. Das HEIC/HEIF-Format wird häufig in mobilen Betriebssystemen wie iOS und Android verwendet, da es Speicherplatz spart und dennoch qualitativ hochwertige Bilder liefert.

Die verschiedenen Dateiformate eignen sich daher für unterschiedliche Anwendungen: Fotos in den Formaten JPEG und HEIC/HEIF können in unterschiedlichen Komprimierungsraten gespeichert werden und eignen sich daher einerseits in stärker komprimierter Form zum Beispiel für E-Mail-Anhänge, andererseits aber auch in geringer Komprimierung (maximale Qualitätseinstellung) hervorragend für hochwertige Ausdrucke bei gleichzeitig geringer Dateigröße. Das PNG-Format eignet sich für verlustfreie, detailreiche Webgrafiken mit Transparenz, TIFF für professionelle Drucke in höchster Qualität und RAW für volle Kontrolle bei der Bildbearbeitung. Jede Option hat spezifische Vor- und Nachteile, die sorgfältig abgewogen werden müssen, um die bestmögliche Qualität und Effizienz zu erzielen.

Digitale Bildbearbeitung

Bildbearbeitung spielt eine wichtige Rolle bei der Optimierung digitaler Bilder. Software wie Adobe Photoshop, GIMP oder Affinity Photo ermöglicht es dem Benutzer, Bilder zu skalieren, zu beschneiden, Farben anzupassen, die Auflösung zu ändern und viele andere Bearbeitungsschritte durchzuführen. Diese Programme bieten Werkzeuge zur Verbesserung der Bildqualität und zur Anpassung der DPI für den Druck. Bei der Bearbeitung von Bildern sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die ursprüngliche Bildqualität nicht zu stark beeinträchtigt wird. Eine zu starke Komprimierung oder Änderung der Auflösung kann zu Qualitätsverlusten führen, die nicht rückgängig gemacht werden können. Es ist daher ratsam, eine Kopie des Originalbildes aufzubewahren und sorgfältig zu überlegen, welche Änderungen vorgenommen werden sollen.

Für eine bestmögliche Bildqualität empfiehlt es sich, die Bilder im RAW-Format zu bearbeiten, da es von allen Bildformaten die meisten Bildinformationen enthält und somit den größten Gestaltungsspielraum bietet. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Farbtiefe. Bilder mit einer Farbtiefe von 16 Bit liefern im RGB-Modus 65.536 Stufen pro Farbkanal Rot, Grün und Blau (RGB). Eine 8-Bit-Datei liefert dagegen nur 256 Tonwertstufen. Das bedeutet, dass mit einer höheren Bit-Zahl wesentlich bessere Farbabstufungen und damit auch weichere Farbübergänge dargestellt werden können. Für den Druck werden die Bilder dann am besten entweder als JPEG in hoher Qualität oder als TIFF-Datei gespeichert. WhiteWall bietet auch sogenannte Softproofs an, mit denen die Farbwiedergabe auf einem bestimmten Papier am Monitor simuliert werden kann. Anschließend können die Bilder gezielt für die geplante Papierart optimiert werden. Nähere Informationen zur Bildvorbereitung für Druck und Ausbelichtung bei WhiteWall finden Sie im Kapitel 1.3 Bildoptimierung für den Druck, Automatische Bildoptimierung bei WW.

Fazit:

Digitale Bilder sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken und das Verständnis ihrer grundlegenden Eigenschaften ist entscheidend, um ihre Qualität und Anwendungsmöglichkeiten voll auszuschöpfen. Ob Sie ein professioneller Fotograf, ein Grafikdesigner oder einfach nur ein interessierter Laie sind, der sein Wissen erweitern möchte – ein gutes Verständnis der Grundlagen von Auflösung über DPI bis hin zur Komprimierung wird Ihnen helfen, Ihre Projekte effizienter zu gestalten. Es lohnt sich also, einen genaueren Blick auf diese technischen Details zu werfen, um die eigene Arbeit zu optimieren und sicherzustellen, dass Ihre Bilder sowohl auf dem Bildschirm als auch auf Papier beeindrucken. Präsentieren Sie Ihre schönsten Bilder zum Beispiel mit einem hochwertigen WhiteWall - Wandbild hinter Acrylglas. Mit unseren neuen Magnet-Wechselrahmen können Sie Ihre Bilder zudem schnell und einfach austauschen. Für Urlaubserinnerungen und Hochzeitsreportagen empfehlen wir Ihnen außerdem unser WhiteWall Bildband mit hochwertigem Fotopapier und Veredelungen auf dem Einband.