Die Geschichte des PNG-Formats: vom GIF-Patentstreit zum Web-Standard

Das PNG-Format gehört heute so selbstverständlich zum Web wie das HTML drumherum. Jeder Screenshot, jedes Logo mit transparentem Hintergrund, jede scharfe Grafik mit klaren Kanten liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit als PNG vor. Doch dieses Format ist nicht aus einer ruhigen Planung am Reißbrett entstanden. Es war die direkte, energische Antwort einer Entwickler-Community auf einen Patentstreit, der das damals beliebteste Grafikformat des frühen Webs über Nacht zur juristischen Last machte. Wer verstehen will, warum PNG so aufgebaut ist, wie es aufgebaut ist, muss zurück in die Mitte der 1990er Jahre.

Der Auslöser: der GIF-LZW-Patentstreit von 1994

In den frühen 1990er Jahren war das GIF-Format von CompuServe das Arbeitspferd für Grafiken in Online-Diensten und auf den ersten Webseiten. GIF unterstützte einfache Transparenz, Animationen und eine kompakte Dateigröße. Möglich machte das ein Kompressionsverfahren namens LZW (Lempel-Ziv-Welch).

Genau dieses LZW-Verfahren wurde zum Problem. Das Unternehmen Unisys hielt ein Patent auf den LZW-Algorithmus. Lange Zeit schien das niemanden zu stören. Doch Mitte der 1990er Jahre kündigten Unisys und CompuServe Lizenzgebühren für die Nutzung des Verfahrens an. Plötzlich stand die Frage im Raum, ob Software, die GIF-Dateien erzeugte oder las, lizenzpflichtig sein könnte. Für eine entstehende, stark von freier und quelloffener Software getragene Web-Kultur war das ein Schock. Ein zentrales Dateiformat hing nun an einem kommerziellen Patent.

Die Reaktion ließ nicht lange auf sich warten. In einschlägigen Newsgroups und Mailinglisten formierte sich eine Gruppe von Entwicklern, die ein freies, patentfreies Ersatzformat schaffen wollten. Treibende Kraft war unter anderem Thomas Boutell, der einen ersten Entwurf koordinierte und die Diskussion bündelte. An der Ausarbeitung beteiligten sich viele weitere Fachleute aus der damaligen Grafik- und Kompressionsszene, die ihr Wissen über Bildformate, Algorithmen und plattformübergreifende Darstellung einbrachten. Bemerkenswert ist das Tempo: Während ein klassisches Standardisierungsverfahren oft Jahre dauert, nahm das neue Format innerhalb von Monaten konkrete Gestalt an. Die offene Diskussion in den Mailinglisten sorgte dabei dafür, dass viele praktische Probleme früh erkannt und gelöst wurden, bevor sie sich in einer fertigen Spezifikation festsetzen konnten.

Von der Idee zum Standard: PNG 1.0 und die W3C-Empfehlung

Das Ziel war von Anfang an klar formuliert: ein verlustfreies Rasterformat, das technisch besser sein sollte als GIF, dabei vollständig frei von Patentansprüchen. Der Name PNG steht für Portable Network Graphics. Eine spöttische, in der Community verbreitete Auflösung lautete zudem “PNG’s Not GIF”, was die Entstehungsgeschichte treffend einfängt.

Die Spezifikation reifte 1995 in mehreren Entwurfsversionen heran und mündete 1996 in PNG Version 1.0. Im selben Jahr nahm das World Wide Web Consortium (W3C) PNG als offizielle Empfehlung an. Damit war das Format nicht länger ein Community-Projekt am Rand, sondern ein anerkannter Web-Standard. Später wurde PNG zusätzlich als internationale Norm verankert: Die ISO und die IEC veröffentlichten die Spezifikation 2004 als ISO/IEC 15948. Eine spätere, weitgehend kompatible Aktualisierung der Spezifikation hat die Grundlagen noch einmal präzisiert, ohne den Kern zu verändern.

Die folgende Zeitleiste fasst die wichtigsten Stationen zusammen:

Zeitraum	Ereignis
frühe 1990er	GIF ist das dominante Grafikformat im frühen Web
Mitte 1990er	Unisys und CompuServe kündigen LZW-Lizenzgebühren an
1995	Entwickler um Thomas Boutell entwerfen ein freies Ersatzformat
1996	PNG 1.0 erscheint, W3C verabschiedet PNG als Empfehlung
2004	PNG wird als ISO/IEC 15948 internationale Norm
2000er bis heute	PNG etabliert sich als Standard für Web-Grafik und Screenshots

Die technischen Eckpunkte von PNG

PNG sollte GIF nicht nur ersetzen, sondern klar übertreffen. Die Entwickler bauten dafür mehrere durchdachte Eigenschaften ein, die das Format bis heute tragen.

Verlustfreie Kompression mit DEFLATE

Statt des patentbelasteten LZW setzt PNG auf DEFLATE, eine Kombination aus dem LZ77-Verfahren und der Huffman-Codierung. Dieses Verfahren ist frei nutzbar und wird über die weit verbreitete Bibliothek zlib bereitgestellt. DEFLATE komprimiert verlustfrei, das heißt, beim Speichern geht kein einziges Bildpixel verloren. Ein PNG, das man öffnet und unverändert wieder speichert, bleibt pixelgenau identisch. Vor der eigentlichen Kompression wendet PNG zusätzlich sogenannte Filter zeilenweise an, die benachbarte Pixel geschickt vorhersagen und so die Datenmenge weiter senken.

Farbtiefen und Farbtypen

Wo GIF auf maximal 256 Farben pro Bild beschränkt war, kennt PNG mehrere Farbtypen: Graustufen, indizierte Farben mit Palette sowie echte Truecolor-Darstellung mit Millionen von Farben. Pro Kanal sind bis zu 16 Bit möglich. Dadurch eignet sich PNG sowohl für einfache Symbole als auch für farbreiche Grafiken ohne sichtbaren Qualitätsverlust.

Echter Alphakanal

Der vielleicht wichtigste Fortschritt gegenüber GIF ist die echte Transparenz. GIF kannte nur volle Transparenz oder volle Deckung pro Pixel. PNG dagegen bietet einen vollwertigen Alphakanal mit weichen Abstufungen, sodass Kanten sauber gegen jeden beliebigen Hintergrund verlaufen. Wer tiefer einsteigen möchte, findet die Details dazu im Ratgeber zur PNG-Transparenz und zum Alphakanal.

Gamma, Farbmanagement und Interlacing

PNG wurde von Beginn an mit Blick auf plattformübergreifende Darstellung entworfen. Über Gamma- und Farbangaben kann ein PNG signalisieren, wie Helligkeit und Farben gemeint sind, damit ein Bild auf unterschiedlichen Systemen möglichst gleich aussieht. Für den schrittweisen Bildaufbau bei langsamen Verbindungen nutzt PNG das Interlacing-Verfahren Adam7. Es überträgt das Bild in sieben Durchgängen, sodass früh eine grobe Vorschau erscheint, die sich dann zunehmend schärft. Auf den schnellen Verbindungen von heute spielt dieser Aspekt eine kleinere Rolle, war damals aber ein echter Komfortgewinn.

Warum PNG GIF bei Standbildern ablöste, GIF bei Animation aber blieb

Für einzelne, unbewegte Bilder war PNG dem GIF in fast jeder Hinsicht überlegen: mehr Farben, echte weiche Transparenz und eine in vielen Fällen bessere verlustfreie Kompression. Logos, Symbole, Diagramme und vor allem Screenshots wanderten daher nach und nach zu PNG.

Eine Lücke blieb jedoch lange offen: Animation. GIF konnte mehrere Einzelbilder in einer Datei zu einer Animation zusammenfassen, das ursprüngliche PNG nicht. Genau deshalb hielt sich das animierte GIF hartnäckig, lange nachdem das statische GIF technisch überholt war. Erst die Erweiterung APNG (Animated PNG) brachte Animationen ins PNG-Umfeld, und parallel verdrängten echte Videoformate die GIF-Animation in vielen Anwendungsfällen. So entstand die für Jahre typische Arbeitsteilung: PNG für hochwertige Standbilder, GIF für kurze, bewegte Schnipsel.

Designziele im Vergleich: JPEG und PNG verfolgen verschiedene Ziele

PNG und JPEG werden oft in einen Topf geworfen, sind aber für gegensätzliche Zwecke gebaut. JPEG entstand für Fotografien und arbeitet verlustbehaftet: Es wirft gezielt Bildinformationen weg, die das menschliche Auge kaum vermisst, und erreicht so sehr kleine Dateien bei weichen Farbverläufen. PNG dagegen arbeitet verlustfrei und ist für Grafiken mit scharfen Kanten, Text und flächigen Farben optimiert, dort wo JPEG sichtbare Artefakte erzeugen würde.

Eigenschaft	GIF	PNG	JPEG
Kompression	verlustfrei (LZW)	verlustfrei (DEFLATE)	verlustbehaftet
Farben	max. 256	bis zu Millionen	Millionen
Transparenz	nur an oder aus	echter Alphakanal	keine
Animation	ja	nur via APNG	nein
Stärke	einfache Animationen	Grafik, Text, Screenshots	Fotos

Diese Gegensätze machen klar, dass es kein “besseres” Format gibt, sondern nur ein für den jeweiligen Zweck passenderes. Welches Format wann sinnvoll ist, beleuchten die Ratgeber JPG vs PNG im direkten Vergleich und wann sich PNG statt JPG lohnt ausführlich. Auch die Frage der Dateigröße von JPG und PNG hängt direkt mit diesen Designentscheidungen zusammen.

Die heutige Rolle von PNG im Web und bei Screenshots

PNG hat seinen Platz im modernen Web fest behauptet. Überall dort, wo es auf gestochen scharfe Kanten, lesbaren Text oder echte Transparenz ankommt, ist PNG die erste Wahl. Logos in der Kopfzeile einer Website, Icons in Benutzeroberflächen und Diagramme in Dokumentationen liegen typischerweise als PNG vor.

Besonders deutlich wird die Dominanz bei Screenshots. Nahezu alle Betriebssysteme speichern Bildschirmfotos standardmäßig als PNG, weil die verlustfreie Kompression Text und Linien pixelgenau bewahrt, ohne die störenden Artefakte, die ein JPEG bei feinen Kanten erzeugen würde. Wer einen Screenshot weiterverarbeitet oder zuschneidet, profitiert davon, dass jeder Speichervorgang die Qualität erhält.

Neuere Formate wie WebP oder AVIF treten zwar an, um Fotos noch effizienter zu komprimieren, doch im Bereich der verlustfreien Grafik und der breiten Kompatibilität bleibt PNG der zuverlässige Standard. Ein gewichtiger Vorteil ist die nahezu lückenlose Unterstützung: Jeder Browser, jedes Betriebssystem und praktisch jedes Bildbearbeitungsprogramm kann PNG ohne Zusatzsoftware öffnen und speichern. Diese Verlässlichkeit ist gerade dann wertvoll, wenn ein Bild über viele Stationen und Geräte hinweg weitergegeben wird und überall gleich aussehen soll.

Praktisch ist außerdem, dass sich Bilder direkt im Browser umwandeln lassen, ohne sie irgendwo hochzuladen. Genau dafür ist jpgpng.de gedacht: Die Umwandlung von JPG oder JPEG nach PNG läuft lokal über die Canvas-Funktion des Browsers, sodass die Bilder das eigene Gerät nicht verlassen. Das ist nicht nur schnell, sondern auch datensparsam, weil keine sensiblen Inhalte an einen fremden Server übertragen werden. Wer ein Foto aus einer JPG-Aufnahme in ein PNG überführt, sollte sich allerdings bewusst sein, dass die verlustbehaftete Komprimierung des Ausgangsbildes dadurch nicht rückgängig gemacht wird. Das Ergebnis ist verlustfrei gespeichert, kann aber nur die Qualität bewahren, die bereits im JPG steckt.

Fazit

Die Geschichte des PNG-Formats ist ein seltenes Beispiel dafür, wie ein juristischer Konflikt zu einem technisch besseren, offenen Standard geführt hat. Aus dem Ärger über die LZW-Lizenzgebühren entstand binnen kurzer Zeit ein Format, das verlustfreie Kompression, viele Farben und echte Transparenz vereinte und das bis heute trägt. Von Thomas Boutells erstem Entwurf über die W3C-Empfehlung 1996 bis zur ISO-Norm 2004 hat sich PNG zum stillen Arbeitspferd des Webs entwickelt, dem man seine bewegte Vergangenheit kaum noch ansieht.

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