JXL in BMP umwandeln

In vielen deutschen Mittelstandsbetrieben läuft die Maschinensteuerung noch über Siemens-SPS-Systeme mit einem HMI-Bedienpanel, dessen Grafikroutinen vor Jahrzehnten festgelegt wurden. Ein neues Logo, ein Statussymbol oder ein Firmenschriftzug für so ein Panel kommt dort nur an, wenn es in einer Bitmap-Variante vorliegt, die die Steuerung ohne Decoder direkt in den Speicher lädt — meist unkomprimiertes 24-Bit-BMP.

Wer die aktuelle Bildbibliothek als JPEG XL pflegt, weil es kleiner und moderner ist, muss für dieses eine Ziel trotzdem zurück zum ältesten verbreiteten Format gehen. Diese Umwandlung macht genau das, und sie ist die einzige Möglichkeit, die Pixel dort in einer Form abzuliefern, die die Anlage überhaupt adressieren kann.

Das hier geschriebene BMP kennt keine Kompression. Die Datei besteht aus einem 14-Byte-Dateikopf, einem 40-Byte-Informationsblock, dann den Pixeln — je drei Byte, Blau zuerst. Ein Bild mit 4.000 mal 3.000 Pixeln ergibt exakt 36.000.054 Byte, rund 34 MiB, egal ob die Aufnahme einen dichten Wald oder eine leere weiße Fläche zeigt.

Gegen eine JPEG-XL-Datei von vielleicht drei Megabyte ist das der Faktor elf. Nichts auf dieser Seite macht die Datei kleiner außer weniger Pixeln — die Auflösung vor der Umwandlung zu senken ist die einzige wirksame Stellschraube.

BMP stammt aus einer Zeit vor jeder heute üblichen Konvention. Die Zeilen liegen von unten nach oben im Speicher, die Kanäle laufen Blau, Grün, Rot statt Rot, Grün, Blau, und der Kopf trägt eine Auflösungsangabe von 2.835 Pixeln je Meter, was 72 dpi entspricht. Alle drei stehen so in der Spezifikation, keine Abkürzung dieser Umwandlung.

Geschrieben wird 24-Bit mit einem BITMAPINFOHEADER — die älteste, am breitesten akzeptierte Kombination ohne Farbtabelle und ohne Kompressionskennung zum Interpretieren. Läuft die Zielsoftware seit Jahrzehnten gegen die Windows-API, ist genau das die Form, die sie erwartet.

JPEG XL trägt einen vollständigen Alphakanal, das 24-Bit-BMP hat dafür keinen Platz. Vor dem Schreiben wird das Bild auf eine Hintergrundfarbe montiert, die auf dieser Seite gewählt wird, und danach ist die ursprüngliche Kanteninformation verloren.

Die Farbe sollte zu dem passen, wovor das Bild auf dem Zielgerät tatsächlich liegt: Weiß für ein Dokument, Schwarz für ein dunkles Display, Magenta, wenn die Zielsoftware eine bestimmte Farbe als Transparenzschlüssel behandelt — bei älterer Anzeigetechnik ist das keine Seltenheit. Wird das falsch gewählt, zeigt sich ein farbiger Saum an jeder weichen Kante, und der einzige Weg zurück ist eine erneute Umwandlung aus dem JPEG XL.

Jede Zeile in einem BMP wird auf ein Vielfaches von vier Byte aufgefüllt. Bei 24 Bit je Pixel braucht eine durch vier teilbare Breite keine Auffüllung, während eine Breite von 1.001 Pixeln Zeilen von 3.003 Byte plus je ein Füllbyte ergibt. Diese Bytes sind Teil des Formats, kein Zufall.

Genau hier scheitern selbst geschriebene Auslesefunktionen. Eine Anlagensoftware, die annimmt, die Zeilenlänge entspreche Breite mal drei, liest ein an sich korrektes BMP als zunehmend verzerrtes Bild — der klassische diagonale Schlieren-Effekt. Zeigt sich das im eigenen Ergebnis, liegt die Ursache hier, und eine durch vier teilbare Breite umgeht das Problem von vornherein.

JPEG XL kann EXIF, XMP und ein ICC-Farbprofil tragen. BMP hat für keines davon einen Standardplatz, und diese Umwandlung decodiert zu rohen Pixeln und schreibt sie neu — Kameramodell, Aufnahmedatum, Koordinaten und Farbprofil enden also alle an dieser Stelle. Das gilt uneingeschränkt: Es gibt keinen Schalter, der davon irgendetwas behält, weil der Encoder es nie zu sehen bekommt.

Das ist gleichzeitig ein Gewinn an Privatsphäre und ein Risiko für die Farbe. Ohne Profil interpretiert jedes Programm die Zahlen als gewöhnliches sRGB — für ein Display-Panel oder ein Messgerät unerheblich, für eine Aufnahme mit weitem Farbraum, an der die Farbe der Punkt war, nicht.

Jedes verlustbehaftete Ziel auf dieser Seite bietet eine Qualitätszahl an. Dieses hier nicht, und das Fehlen ist ehrlich gemeint statt eine Lücke: BMP speichert die Pixelwerte, die es bekommt, es gibt also keine Rate zum Einstellen und kein Detail zum Ausgeben. Zwei Umwandlungen derselben JPEG-XL-Datei ergeben byteidentische Dateien.

Übrig bleibt die Pixelzahl, und die maximale Breite ist damit der einzige Regler mit Wirkung auf das Ergebnis. Eine Halbierung der Breite viertelt die Datei — von 34 MiB auf etwa 8,6 MiB im Beispiel oben. Ist das Zielgerät ein Display mit 320 mal 240 Pixeln, verschwindet das ganze Größenthema mit dieser einen Einstellung.

PNG kann alles, was BMP kann, und mehr: verlustfrei, mit erhaltenem Alphakanal, typischerweise ein Bruchteil der Größe. Lesbar seit 1996, und es gibt kein Bildqualitätsargument für BMP gegenüber PNG. Nimmt die Empfängersoftware PNG an, ist das die Umwandlung, die man statt dieser hier ausführen sollte.

BMP gewinnt nur in einer Situation, und die ist real: Der lesende Code will einen Kopf einlesen und den Rest der Datei anschließend als adressierbares Pixelarray behandeln, ohne Decoder im Ablauf. Firmware, eingebettete Displays und Messgeräte-Software sind voll von genau diesem Muster. Dann ist die Größe kein Nachteil, sondern die Spezifikation. TIFF ist der andere Kandidat in dieser Lage.

BMP ist eine ganze Familie, kein einzelnes Layout. Dazu gehören auch 1-, 4- und 8-Bit-indizierte Bilder mit Farbtabelle, gepackte 16-Bit-Formen und eine 32-Bit-Variante mit Alphakanal über Bitfeld-Masken. Diese Umwandlung schreibt genau ein Mitglied dieser Familie — 24-Bit, unkomprimiert, ohne Farbtabelle —, weil es das einzige ist, das nichts ablehnt.

Verlangt die Zielsoftware eine bestimmte Variante — etwa ein 8-Bit-indiziertes Bitmap für ein kleines Display oder ein 32-Bit-BMP mit erhaltener Transparenz —, erfüllt diese Umwandlung das nicht, und keine Einstellung hier ändert das. Dafür ist ein Werkzeug nötig, das das genaue Pixelformat benennen lässt, etwa ImageMagick.

Decodieren, Flatten und das Schreiben des Bitmaps laufen vollständig im Browser, nichts wird hochgeladen, es gibt keine Warteschlange. Auf der kostenlosen Ebene werden Dateien bis 100 MB angenommen, und diese Grenze gilt für die JPEG-XL-Datei, die hineingeht, nicht für das Bitmap, das herauskommt — eine hundert Megapixel große Quelle ergibt ein rund 300 MB großes BMP, was eine Frage des Arbeitsspeichers ist, nicht dieser Grenze.

Einen Ordner abzulegen wandelt einen ganzen Satz in einem Durchgang um; jede Datei behält ihren Namen mit geänderter Endung, der Stapel kommt als ZIP zurück. Die JPEG-XL-Originale sollten dabei erhalten bleiben — das BMP trägt die Pixel, aber weder die Transparenz noch die Metadaten noch die Farbtiefe, die darin steckten.