Wie wird ein Foto zu einer Zahlenfolge? Von Licht und Farbe über Pixel und Bittiefe bis zur Kompression — und warum ein Bild manchmal aussieht wie aus Bauklötzen.
Digitale Bilder gibt es in zwei grundlegend verschiedenen Arten: als Rasterbild aus Pixeln oder als Vektorgrafik aus mathematischen Formen. Beide haben ihre Stärken — und typische Schwächen.
Klicke ins linke Bild um den Ausschnitt zu verschieben. Mit dem Schieberegler werden die einzelnen Pixel immer größer und sichtbarer.
Ein Raster aus winzigen farbigen Quadraten — den Pixeln.
Jedes Pixel hat eine feste Farbe. Das Bild besteht aus einer bestimmten Anzahl von Spalten und Zeilen — z.B. 1920 × 1080 Pixel. Beim Vergrößern werden die Pixel sichtbar: das Bild wird „verpixelt" oder „pixelig".
Mathematische Beschreibungen von Linien, Kurven und Flächen.
Statt einzelner Pixel werden geometrische Formen gespeichert: „Kreis mit Mittelpunkt (x,y), Radius r, Farbe rot". Der Computer berechnet die Darstellung jedes Mal neu — daher immer gestochen scharf, egal wie groß.
Wie viele Pixel hat ein Bild — und was bedeutet das für die Qualität?
Die Auflösung gibt an, wie viele Pixel ein Bild in Breite und Höhe hat: z.B. 3840 × 2160 (4K). Je mehr Pixel, desto mehr Details — aber auch desto größer die Datei.
Beim Drucken zählt die Pixeldichte: ppi (pixels per inch) — oft ungenau auch als dpi bezeichnet. 300 ppi gilt als Druckqualität.
Schräge Kanten im Pixelraster erzeugen unerwünschte Treppeneffekte.
Da Pixel quadratisch sind, können schräge Linien nicht exakt dargestellt werden. Es entsteht ein sichtbarer Treppeneffekt — genannt Aliasing.
Anti-Aliasing löst das Problem: Randpixel bekommen eine Zwischenfarbe zwischen Kante und Hintergrund, sodass die Kante optisch glatter wirkt.
Zoome rein: links wird das Rasterbild unscharf und pixelig, rechts bleibt die Vektorgrafik gestochen scharf.
Schräge Dachkanten im Pixelraster: links entsteht ein deutlicher Treppeneffekt. Rechts mildert Anti-Aliasing die Kante durch Zwischenfarbtöne am Rand.
JPEG teilt das Bild in 8×8-Pixel-Blöcke und komprimiert jeden Block. Bei starker Kompression entstehen sichtbare Artefakte — besonders an feinen, kontrastreichen Details wie Wasser oder Kanten. Ziehe den Ausschnitt mit der Maus, zoome rein.
Wie viele Pixel hat ein Bild, wie viele Farben kann ein Pixel haben — und wie groß wird die Datei? Diese drei Fragen hängen direkt zusammen.
Breite × Höhe in Pixeln — bestimmt die Detailschärfe.
Ein Full-HD-Bild hat 1920 × 1080 = 2.073.600 Pixel (≈ 2 Megapixel). Ein 4K-Bild hat 3840 × 2160 = ca. 8 Megapixel.
Je höher die Auflösung, desto mehr Details — und desto größer die Datei.
Wie viele Bits pro Pixel? Das bestimmt die Anzahl möglicher Farben.
Mit n Bits pro Pixel sind 2ⁿ verschiedene Farben möglich:
Breite × Höhe × Bittiefe ÷ 8 = Bytes (unkomprimiert)
Ein Full-HD-Bild mit 24 Bit Farbtiefe:
1920 × 1080 × 24 ÷ 8
= 6.220.800 Byte ≈ 5,9 MB
Komprimierung (JPEG, PNG) reduziert die Dateigröße erheblich.
Bei RGB-Bildern hat jeder Pixel drei Kanäle: Rot, Grün, Blau.
Jeder Kanal wird mit 8 Bit gespeichert → 0 bis 255 mögliche Werte. Zusammen: 24 Bit pro Pixel, über 16 Millionen Farben.
Graustufenbild: 1 Kanal × 8 Bit → 256 Graustufen, 3× kleinere Datei.
Wähle eine Auflösung aus dem Dropdown oder stelle Breite und Höhe manuell ein. Die unkomprimierte Dateigröße wird live berechnet.
Alle 13 Auflösungen im Verhältnis zueinander — aus einer Ecke. Klicke auf eine Fläche.
Dasselbe Foto in verschiedenen Farbtiefen. Navigiere mit den Pfeilen.
Bevor ein Pixel eine Farbe speichern kann, muss geklärt sein: Was ist Farbe eigentlich? Und wie mischt ein Bildschirm sie aus Licht?
Isaac Newton ließ weißes Sonnenlicht durch ein Prisma fallen. Auf der anderen Seite erschien ein Farbstreifen. Sein Schluss: Weißes Licht ist keine einzelne Farbe, sondern eine Mischung aus allen Farben des Regenbogens — das Prisma bricht sie nur sichtbar auf.
Bildschirme mischen Licht, nicht Farbe wie beim Malen. Jeder Pixel besteht aus drei winzigen Lichtern: Rot, Grün, Blau.
Jeder Kanal bekommt einen Wert zwischen 0 und 255 — das passt genau in ein Byte (8 Bit). Stelle die Regler ein und beobachte, wie sich Farbe, Hex-Code und Bitmuster verändern.
Ein Bildschirmpixel besteht meist aus roten, grünen und blauen Subpixeln. Je nach Displaytechnik erzeugen sie selbst Licht (OLED, MicroLED) oder filtern eine Hintergrundbeleuchtung (klassisches LCD). Sie sind so klein, dass dein Auge die einzelnen Farben gar nicht mehr einzeln erkennen kann. Stattdessen nimmst du nur die Mischfarbe wahr — genau wie eben im Farbmischer.
Rot und Grün gab es schon lange — Blau galt jahrzehntelang als fast unmöglich.
Rote und grüne LEDs gab es schon lange. Eine blaue LED zu bauen, galt aber jahrzehntelang als fast unmöglich — ohne sie fehlte die dritte Grundfarbe, und ohne alle drei Farben konnten Bildschirme kein echtes Weiß erzeugen.
Der japanische Forscher Shuji Nakamura arbeitete in den 1980er- und 90er-Jahren beharrlich an diesem Problem, obwohl viele Kollegen es für aussichtslos hielten. 1993 gelang ihm der Durchbruch: die erste helle blaue LED. Damit waren endlich alle drei Grundfarben des Lichts verfügbar.
Aus blauer LED und einer Extraportion Leuchtstoff entstand kurz darauf die weiße LED — sie wurde zur Hintergrundbeleuchtung moderner LCD-Bildschirme und ersetzte in den 2000er-Jahren die alten, klobigen Röhrenfernseher.
2014 bekam Nakamura dafür den Nobelpreis für Physik.
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„Wann ist ein Bild groß genug — und wann ist es zu groß?"