JPEG-filformat: Hvad er det? Komprimering, kvalitet og filtyper

Lær alt om JPEG: hvordan komprimering påvirker billedkvalitet, typiske filtyper (.jpg/.jpeg), plus tips til optimal lagring og webbrug.

Inden for databehandling er JPEG-filformatet et filformat, der bruges til at komprimere digitale billeder. Komprimeringsgraden kan ændres afhængigt af den ønskede kvalitet. Hvis et billede er af høj kvalitet, vil det optage en stor mængde lagerplads. Hvis det er af lav kvalitet, vil det fylde en lille mængde lagerplads. JPEG-filformatet er almindeligt forekommende på World Wide Web. Ordet JPEG er en forkortelse for Joint Photographic Experts Group, som har skabt formatet. JPEG-filudvidelserne omfatter .jpg, .jpeg, .jpe og andre.

Hvordan JPEG-komprimering virker

JPEG anvender en tabsgivende (lossy) komprimering, som reducerer filstørrelsen ved at fjerne detaljer, som det menneskelige øje er mindre følsomt overfor. Kort fortalt består processen af:

• Farverumkonvertering: RGB-billedet konverteres ofte til YCbCr, hvor lysstyrke (Y) separeres fra farvekomponenterne (Cb og Cr).
• Chroma-subsampling: Farvekanalerne nedskaleres typisk (fx 4:2:0), fordi øjet opfatter farvedetaljer mindre præcist end lysstyrke.
• Blokinddeling og DCT: Billedet deles i 8x8 pixelblokke, og hver blok transformeres med Diskret Cosinus Transform (DCT) for at omdanne spatial information til frekvenskomponenter.
• Kvantisering: Højere frekvenser (finere detaljer) kvantiseres hårdere, hvilket skaber størstedelen af datatabet.
• Entropikodning: Resultatet komprimeres yderligere med effektiv kodning (f.eks. Huffman), så de resterende data pakkes sammen.

Kvalitet og artefakter

Der er altid en trade-off mellem filstørrelse og billedkvalitet. Når komprimeringen øges (lavere kvalitet), kan følgende artefakter opstå:

• Blokartefakter: Synlige 8x8 blokke især i områder med lav kontrast.
• Ringing og halo-effekter: Rundt om skarpe kanter kan der forekomme små ringe eller sløring.
• Farveafbrydelse: Ved aggressiv chroma-subsampling kan farver se mindre præcise ud.

Som tommelfingerregel giver en kvalitet omkring 70–85% (afhængigt af programmet) ofte et godt kompromis til webbrug: acceptabel visuel kvalitet med betydeligt reduceret filstørrelse. Til professionelle udskrivninger eller billedarkivering bør man gemme i højere kvalitet eller bruge et tabsløst format til mellemstationer.

Varianter og funktioner

• Baseline JPEG: Den mest udbredte og bredt understøttede variant, afkodning sker fra top til bund.
• Progressive JPEG: Filen indeholder flere scans, så et groft billede vises først og skarpheden forbedres gradvist — nyttigt ved langsomt netværk.
• Lossless JPEG: Eksperimentelle/alternative varianter findes, men de er mindre udbredte end den tabsgivende standard.

Fordele og ulemper

• Fordele: Meget udbredt, god komprimering til fotografier, bred understøttelse i browsere og billedværktøjer, lille filstørrelse ved acceptabel kvalitet.
• Ulemper: Tabsgivende — flere gemninger forringer kvaliteten, ikke velegnet til grafik med skarpe kanter eller tekst, understøtter ikke gennemsigtighed (alpha-kanal).

Hvornår bør du bruge JPEG?

• Til fotografier og billeder med mange farvegraderinger, hvor lidt tab i detaljer er acceptabelt.
• Til billeder på web hvor downloadhastighed og lagerplads er vigtige.
• Ikke til logoer, skærmbilleder, ikoner eller billeder der kræver gennemsigtighed eller præcis kantgengivelse — her er PNG eller SVG bedre.

Filudvidelser og metadata

Som nævnt ovenfor findes flere almindelige filendelser: .jpg, .jpeg, .jpe. JPEG-filer kan også indeholde EXIF-metadata med oplysninger om kamera, eksponering, geografisk position (GPS) med mere — nyttigt til fotohåndtering, men det kan også øge filstørrelsen og medføre privathedsrisici, hvis data ikke fjernes før deling.

Alternativer

• PNG: Tabsløst, understøtter gennemsigtighed — godt til grafik, ikoner og tekst.
• WebP og AVIF: Moderne formater med bedre komprimering og ofte bedre kvalitet ved samme filstørrelse; understøttelsen er vokset, men ikke universel i alle ældre systemer.
• JPEG 2000: Avanceret format med både tabsgivende og tabsløs komprimering, men begrænset understøttelse i browsere.

Praktiske tips

• Arbejd i et tabsløst format (f.eks. TIFF eller PNG) under redigering og eksporter til JPEG som sidste trin for at undgå kvalitetsdegradering ved gentagne gemninger.
• Brug progressiv JPEG til webvisning, hvis du vil give brugere en hurtig forhåndsvisning ved langsomme forbindelser.
• Fjern EXIF-data før offentlig deling, hvis du vil beskytte privatliv eller spare plads.
• Prøv forskellige kvalitetsindstillinger og sammenlign visuelt — automatisk komprimering i CMS eller billedværktøjer kan være for aggressiv.

Samlet set er JPEG et fleksibelt og stadig relevant format til fotografier, især når fileffektivitet er vigtig. Til specialiserede behov (gennemsigtighed, maksimal kvalitet eller bedste komprimering) bør man dog overveje alternativer.

Sådan fungerer det

YP P_br

Den første bemærkelsesværdige ting ved JPEG-komprimering er den måde, hvorpå farven på hver enkelt pixel gemmes. Hver pixel i billedet får tildelt 3 bytes til at definere sin farve. Alle tre bytes kan have en værdi fra 0 til 255, og alle mulige kombinationer af de tre bytes står for en anden farve. I de fleste filformater anvendes RGB-formatet til at definere farven. RGB står for rød, grøn, blå. Det hedder sådan, fordi den første af de tre bytes fortæller dig, hvor meget rødt der er i pixelens farve. Den anden byte fortæller dig, hvor meget grøn der er i farven, og den tredje byte fortæller dig, hvor meget blå der er i farven. Jo højere værdi den første byte har, jo mere rød ser pixelen ud.

JPEG bruger også tre bytes for hver pixel, men det bruger YP P_br (også kendt som YC C_br ) formatet. Her fortæller den første byte os, hvor lysstærk pixelen er. Den anden byte fortæller os, hvor blå pixelen er. Den tredje byte fortæller os, hvor rød pixelen er. Ved brug af dette farveformat lagres lysstyrken separat fra farven. Dette er nyttigt, fordi vi skal komprimere et billede. Da det menneskelige øje er bedre til at se lysstyrke end farve, kan vi anvende en større komprimering på farvebytes (P_b -byte og P_r -byte). Da vi ser lysstyrke bedre, anvender vi mindre komprimering på Y-byte, så billedet ser bedre ud efter komprimering.

Da billeder oftest er gemt i RGB-format, er det første trin i JPEG-komprimering normalt at ændre RGB-formatet korrekt til YP P_br formatet.

Diskret cosinus-transformation

JPEG bruger cosinusfunktioner til at repræsentere et billede. Derfor vil vi tale lidt om cosinusfunktioner. Sådan kan en cosinusfunktion se ud:

For at få cosinusfunktionen til at repræsentere farven på en pixel siger vi, at jo højere værdien af cosinusfunktionen er, jo lysere er pixelen. Hvis vi havde et sæt pixels, der gik lys-mørk-hvid, kunne vi bruge ovenstående funktion til at definere dem.

Funktionen kan også have en højere frekvens. Som dette:

Men det er her, det bliver interessant. Vi kan også skabe forskellige funktioner ved at tage gennemsnittet af forskellige cosinusfunktioner. Her er, hvordan det ville se ud, hvis vi tog gennemsnittet af de to ovenstående funktioner:

I JPEG anvendes DCT på blokke på 8 × 8 pixels.

Kvantisering

Indtil videre er der ikke gået nogen oplysninger tabt i forbindelse med komprimeringen af billedet. I dette trin filtrerer vi oplysninger fra. Derfor er dette det trin, der sænker billedets kvalitet. For hver blok på 8 × 8 pixels sættes cosinusfunktionerne med høje frekvenser til 0. Det betyder, at disse ikke længere kan have nogen indflydelse på, hvordan billedet ser ud, når du dekomprimerer det.

Mange værdier vil nu være 0, hvilket betyder, at det er meget nemt at komprimere. Dette gøres ved hjælp af Huffman-kodning. Huffman-kodning er det sidste trin i JPEG-komprimeringen. Det er også det eneste trin, hvor dataene rent faktisk komprimeres.

 
(cos(x) + cos(2x)) / 2  


cos(x)  


cos(2x)  

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er JPEG-filformatet?

Q: Hvordan kan komprimeringsgraden ændres?

Q: Hvad sker der, hvis et billede har høj kvalitet?

Q: Hvor findes JPEG-filformatet almindeligvis?

Spørgsmål: Hvad står ordet "JPEG" for?

Sp: Hvad er nogle almindelige udvidelser til JPEG-filer?

Søg efter bogstav