JPEG ([ˈdʒeɪpɛɡ]) ist die gebräuchliche Bezeichnung für die 1992 vorgestellte Norm ISO/IEC 10918-1 bzw. CCITT Recommendation T.81, die verschiedene Methoden der Bildkompression beschreibt. Die Bezeichnung „JPEG“ geht auf das Gremium Joint Photographic Experts Group zurück, das die JPEG-Norm entwickelte.
JPEG schlägt verschiedene Komprimierungs- und Kodierungsmethoden vor, darunter verlustbehaftete und verlustfreie Kompression, verschiedene Farbtiefen sowie sequenzielle oder progressive Modi (normaler Bildaufbau bzw. allmähliche Verfeinerung). Weithin verbreitet ist nur die verlustbehaftete Komprimierung bei sequenziellem oder progressivem Modus und 8-Bit-Farbkanälen.
Die JPEG-Norm beschreibt lediglich Bildkompressionsverfahren, legt aber nicht fest, wie die so entstandenen Daten gespeichert werden sollen. Gemeinhin werden mit „JPEG-Dateien“ oder „JPG-Dateien“ Dateien im Grafikformat JPEG File Interchange Format (JFIF) bezeichnet. JFIF ist jedoch nur eine Art, JPEG-Daten abzulegen; SPIFF und JNG sind weitere, wenn auch wenig gebräuchliche, Möglichkeiten.
JPEG/JFIF unterstützt eine maximale Bildgröße von 65.535 × 65.535 Pixel.
Die JPEG-Norm ISO/IEC 10918-1 definiert folgende Modi, von denen nur die farbig unterlegten gebräuchlich sind:
Zusätzlich zum in ISO/IEC 10918-1 definierten verlustbehafteten Modus gibt es noch die verbesserte, verlustfreie Komprimierungsmethode JPEG-LS, die in einer anderen Norm festgelegt wurde. Außerdem existiert noch die JBIG-Norm zur Komprimierung von Schwarzweißbildern.
JPEG und JPEG-LS sind in den folgenden Standards definiert:
Die JPEG-Norm trägt den offiziellen Titel Information technology – Digital compression and coding of continuous-tone still images: Requirements and guidelines. Das „Joint“ im Namen stammt von der Zusammenarbeit von ITU, IEC und ISO.
Die JPEG-Norm definiert 41 verschiedene Unterdateiformate, von denen aber meist nur eines unterstützt wird (und welches auch fast alle Anwendungsfälle abdeckt).
Die Kompression erfolgt in mehreren Verarbeitungsschritten, von denen vier verlustbehaftet sind.
Farbmodellumrechnung vom (meist) RGB-Farbraum ins YCbCr-Farbmodell (analog zu CCIR 601) (theoretisch verlustfrei, nach CCIR 601 verlustbehaftet).
Tiefpassfilterung und Unterabtastung der Farbabweichungssignale Cb und Cr (verlustbehaftet).
Einteilung in 8×8-Blöcke und diskrete Kosinustransformation dieser Blöcke (theoretisch verlustfrei, durch Rundungsfehler aber verlustbehaftet).
Quantisierung (verlustbehaftet).
Die Datenreduktion erfolgt durch die verlustbehafteten Verarbeitungsschritte in Zusammenwirken mit der Entropiekodierung.
Kompressionen bis etwa 1,5–2 Bit/Pixel sind visuell verlustfrei, bei 0,7–1 Bit/Pixel sind noch gute Ergebnisse erzielbar, unter 0,3 Bit/Pixel wird JPEG praktisch unbrauchbar, das Bild wird zunehmend von unübersehbaren Kompressionsartefakten (Blockbildung, stufige Übergänge, Farbeffekte an Graukeilen) überdeckt. Der Nachfolger JPEG 2000 ist wesentlich weniger für diese Art von Artefakten anfällig.
Sieht man als Quellformat 24-Bit-RGB-Dateien an, erhält man Kompressionsraten von 12 bis 15 für visuell verlustfreie Bilder und bis zu 35 für noch gute Bilder. Die Qualität hängt aber neben der Kompressionsrate noch von der Art der Bilder ab. Rauschen und regelmäßige feine Strukturen im Bild verringern die maximal mögliche Kompressionsrate.
Der JPEG Lossless Mode zur verlustfreien Kompression verwendet ein anderes Verfahren (prädiktiver Koder und Entropiekodierung).