PNG zu BMP Konverter

Warum PNG in BMP konvertieren in der modernen Welt

Die Konvertierung von PNG zu BMP ist eine Operation, die auf den ersten Blick wie ein Rückschritt in der technologischen Entwicklung erscheint. PNG bietet effiziente verlustfreie Komprimierung und volle Transparenzunterstützung, während BMP Daten praktisch in Rohform speichert und riesige Dateien erstellt. In bestimmten professionellen Bereichen machen jedoch die Einfachheit und Vorhersagbarkeit von BMP es zu einem unverzichtbaren Werkzeug.

BMP (Bitmap Image File) ist ein Format, das 1986 von Microsoft für die ersten Windows-Versionen erstellt wurde. In fast vierzig Jahren seines Bestehens hat es sich kaum verändert und bietet absolute Abwärtskompatibilität. Jedes Gerät oder Programm, das mit Bildern arbeiten kann, versteht garantiert BMP. Diese Universalität ist besonders wertvoll bei der Arbeit mit Legacy-Software, Industriesystemen und spezialisierter Ausrüstung, die seit Jahrzehnten nicht aktualisiert wurde.

PNG (Portable Network Graphics) erschien zehn Jahre später als moderne Alternative zu GIF. Das Format verwendet den DEFLATE-Algorithmus für verlustfreie Komprimierung und unterstützt einen vollen 8-Bit-Alpha-Kanal. Diese Komplexität wird jedoch in Systemen mit begrenzten Ressourcen oder veralteter Software, die keinen PNG-Decoder hat, zum Problem.

Technische Struktur des BMP-Formats

BMP-Dateistruktur

BMP ist eines der einfachsten Rasterformate und besteht aus drei aufeinanderfolgenden Blöcken:

Datei-Header (BITMAPFILEHEADER) — 14 Bytes fester Daten:

• Signatur «BM» (0x42 0x4D) — Format-Identifikator
• Gesamtdateigröße in Bytes
• Zwei reservierte Felder (normalerweise Nullen)
• Offset vom Dateianfang zu den Pixeldaten

Informations-Header (BITMAPINFOHEADER) — mindestens 40 Bytes:

• Header-Größe (bestimmt Formatversion)
• Bildbreite und -höhe in Pixeln
• Anzahl der Farbebenen (immer 1)
• Farbtiefe: 1, 4, 8, 16, 24 oder 32 Bit
• Komprimierungstyp (normalerweise 0 — keine Komprimierung)
• Pixeldatengröße
• Horizontale und vertikale Auflösung in Pixeln pro Meter
• Anzahl der Farben in der Palette
• Anzahl der wichtigen Farben

Pixeldaten — das eigentliche Bild, zeilenweise von unten nach oben geschrieben (im Gegensatz zu den meisten Formaten, die von oben nach unten scannen). Jede Zeile wird auf 4-Byte-Grenzen ausgerichtet durch Hinzufügen von Füllbytes.

Besonderheiten der Datenspeicherung in BMP

Das Hauptmerkmal von BMP ist das Fehlen von Komprimierung in typischen Verwendungsszenarien. Technisch unterstützt das Format RLE-Komprimierung für 4-Bit- und 8-Bit-Bilder, aber in der Praxis wird dies selten verwendet. Standard 24-Bit BMP (True Color) schreibt jeden Pixel mit drei Bytes in BGR-Reihenfolge (Blau-Grün-Rot), was die umgekehrte Reihenfolge im Vergleich zum üblichen RGB ist.

Formel für die 24-Bit BMP-Größe ohne Komprimierung:

Größe = 54 + ((Breite × 3 + Auffüllung) × Höhe)

wobei Auffüllung = (4 - (Breite × 3) mod 4) mod 4

Beispiel: 1920×1080 Pixel Bild

• Zeile: 1920 × 3 = 5760 Bytes
• Auffüllung: (4 - 5760 mod 4) mod 4 = 0 Bytes
• Daten: 5760 × 1080 = 6.220.800 Bytes
• Header: 54 Bytes
• Gesamt: etwa 5,93 MB

Zum Vergleich: dieselbe PNG-Datei mit einem Foto würde je nach Inhalt 1-3 MB benötigen.

Vergleich von PNG und BMP: Hauptunterschiede

Eigenschaftentabelle

Was passiert mit der Transparenz bei der Konvertierung

PNG unterstützt einen vollen 8-Bit Alpha-Kanal mit 256 Transparenzstufen. BMP kann technisch einen Alpha-Kanal im 32-Bit-Modus (BGRA) speichern, aber die Unterstützung dieser Funktion in Software ist extrem unvorhersagbar. Die meisten Anwendungen ignorieren das 4. Byte oder interpretieren es falsch.

Bei der Konvertierung von PNG zu BMP müssen transparente Bereiche auf eine dieser Arten behandelt werden:

• Mit Weiß füllen — Standardansatz, für die meisten Aufgaben geeignet
• Mit Schwarz füllen — für Bilder auf dunklem Hintergrund
• Mit benutzerdefinierter Farbe füllen — wenn der Zielhintergrund bekannt ist

Halbtransparente Pixel (Alpha 1 bis 254) werden mit der Füllfarbe unter Verwendung der Alpha-Compositing-Formel gemischt:

Ergebnis = Quelle × Alpha + Hintergrund × (1 - Alpha)

wobei Alpha von 0 bis 1 normalisiert ist.

Dies bedeutet, dass komplexe Effekte — verschwommene Schatten, Gradienten-Transparenz, Glas-Overlays — während der Konvertierung auf den ausgewählten Hintergrund "abgeflacht" werden, und die Wiederherstellung der ursprünglichen Transparenz ist unmöglich.

Anwendungsfälle für PNG zu BMP Konvertierung

Industrieanlagen und CNC-Maschinen

Ein erheblicher Teil der Industrieanlagen läuft auf eingebetteter Software, die in der DOS- und frühen Windows-Ära erstellt wurde. CNC-Maschinen, Lasergraveure, Plotter, Stickmaschinen und andere Geräte akzeptieren Grafiken oft nur im BMP-Format.

Gründe für diese Einschränkung:

• Einfache Dekodierung — BMP erfordert keine komplexen Dekompressionsalgorithmen
• Minimale Systemanforderungen — Decoder benötigt nur wenige Kilobytes Code
• Vorhersagbare Speichergröße — dekodierte Bildgröße ist im Voraus bekannt
• Zuverlässigkeit — einfaches Format ist weniger fehleranfällig

Die Konvertierung von PNG zu BMP ermöglicht die Vorbereitung moderner Bilder zum Laden in solche Geräte.

Legacy-Unternehmenssoftware

Unternehmensumgebungen verwenden oft 15-25 Jahre alte Softwaresysteme: spezialisierte ERP-Systeme, medizinische Software, Dokumentenmanagementsysteme, Legacy-Anwendungen. Die Aktualisierung solcher Software ist mit enormen Kosten und Risiken verbunden, daher verwenden Unternehmen weiterhin bewährte Lösungen.

Viele dieser Systeme wurden in der Windows 95/98/XP-Ära entwickelt und unterstützen einen begrenzten Satz von Grafikformaten. BMP ist praktisch das einzige Format, das überall garantiert funktioniert.

Eingebettete Systeme und Mikrocontroller

Entwickler eingebetteter Systeme wählen BMP oft wegen der Einfachheit der Arbeit mit dem Format:

• Keine Bibliothek für PNG-Dekodierung erforderlich (Speicherersparnis)
• Direkter Zugriff auf Pixeldaten
• Möglichkeit, Bild direkt in den Videospeicher zu laden
• Vorhersagbare Verarbeitungszeit

Für Displays in Mikrocontroller-Projekten (Arduino, ESP32, STM32) ist BMP oft das optimale Format zur Bildübertragung vom Computer.

Dateigrößenvergleich

Die Konvertierung von PNG zu BMP führt fast immer zu einer erheblichen Dateigrößenzunahme:

Die größte Zunahme wird bei Screenshots und einfachen Grafiken beobachtet, wo PNG aufgrund großer einfarbiger Bereiche besonders effektiv ist. Bei Fotos ist der Unterschied geringer, da PNG fotografische Inhalte nicht so effizient komprimiert.