Die Vielfalt an Formaten hat zunächst einfach historische Gründe. Nachdem die meisten Bildbearbeitungsprogramme Bilder in ihrem eigenen Format speicherten (etwa BMP, PCX oder PSD), wurden hersteller- und programmunabhängige Formate zum Datenaustausch zwischen den Programmen entwickelt (typische Beispiele sind GIF, JPEG und TIFF; PNG kam erst vor wenigen Jahren dazu).
In der Frühzeit der PCs und jetzt wieder durch die Übertragungszeiten via Internet war dabei ein Problem ausschlaggebend: Das Bild sollte so effizient wie möglich gespeichert sein, also möglichst wenig Speicherkapazität belegen und gleichzeitig eine hohe Wiedergabequalität haben. In letzter Zeit entstanden Anforderungen an die Funktionalität, etwa die bei der Webgestaltung zunehmend genutzte Transparenz. Auch sie hat ihren Niederschlag in neuen oder verbesserten Bildformaten gefunden. Besonders um Fotos Platz sparend zu speichern, verwenden Bildbearbeitungsprogramme und Dateiformate Komprimierfunktionen. Dateiformate und Komprimieralgorithmen sind zwar eigentlich zwei völlig unterschiedliche Dinge, werden aber gern vermischt: So ist JPEG (für Joint Photographic Expert Group) eigentlich ein Komprimierverfahren, verwendet wird der Begriff jedoch in den meisten Fällen als Bezeichnung für das Dateiformat, das diesen Komprimieralgorithmus nutzt. Ein zweiter bekannter Algorithmus ist LZW (das Kürzel für die Namen der Entwickler: Lempel, Ziv und Welch). LZW kommt in den Bildformaten GIF (Graphic Interchange Format) und TIFF (Tagged Image File Format) zum Einsatz.
Die Komprimieralgorithmen unterteilt man in verlustfreie (englisch: lossless) und verlustbehaftete (lossy). Verlustfreie Verfahren verringern die Dateigröße, indem sie redundante Informationen effizienter speichern, was zum Beispiel bei größeren homogenen Flächen sehr einfach geht. Verlustbehaftete Algorithmen löschen— je nach dem, wie stark komprimiert werden soll — Details aus den Bildern. Diese Details sind dann unwiderruflich verloren. Allerdings sieht man das häufig gar nicht, da bei niedrigem Komprimiergrad nur kleinste Einzelheiten wegfallen. Erst eine starke Komprimierung geht sichtlich zu Lasten der Bildqualität — vermutlich sind Ihnen bei manchen Fotos aus dem Web schon hässliche Pixelfehler, so genannte Artefakte, aufgefallen. Ein verlustfreies Verfahren ist LZW; JPEG dagegen nimmt zur Verringerung der Dateigröße Qualitätsverluste in Kauf. Wenn man vorsichtig damit umgeht, ist die JPEG-Komprimierung sehr bei Fotos sehr wirkungsvoll. Bei Bildern mit größeren Farbflächen dagegen, beispielsweise bei Illustrationen oder Logos, arbeitet JPEG aber nicht so effizient. Für solche Bilder eignet sich LZW deutlich besser. LZW analysiert Bilddateien und sucht nach sich wiederholenden Pixelmustern. Ein einfaches Beispiel: Ein Bild, das aus einem blauen Quadrat aus 5 x 5 Pixeln besteht, würde als unkomprimierte RGB-Datei durch 25 24-Bit-Werte dargestellt werden. LZW dagegen erkennt das Muster, speichert einmal den 24-Bit-Wert und zeichnet dazu auf, dass die nächsten 25 Pixel denselben Wert haben. Eine weitere Möglichkeit, die Dateigröße von Bildern zu reduzieren, ist die Farbpalette zu verringern. Im obigen Beispiel ist es unsinnig, eine 24-Bit-Farbpalette zu verwenden, wo doch nur eine einzige Farbschattierung zu speichern ist.
Gerade bei Bildern, die für Webseiten aufbereitet werden, arbeitet man häufig mit reduzierten Farbpaletten und nutzt gezielt nur den im Bild tatsächlich benötigten Farbraum. Hier ist das GIF-Format sehr hilfreich, das mit einer indizierten 8-Bit-Farbpalette arbeitet. Jeder Wert zwischen 0 und 255 steht hier für eine Farbe. GIF-Bilder können daher auch nur 256 Farben darstellen, eignen sich also normalerweise nicht für Fotos, sondern für Logos, Buttons, Diagramme oder Schaubilder. Die Farbbelegung in der 256-Farben-Palette ist nicht festgelegt. Gerade im Web haben sich allerdings Standard-Farbtabellen für Windows, Mac OS und für den Netscape-Browser durchgesetzt. Praktischerweise können Sie die Farbpalette für ein GIF-Bild selbst definieren oder von Ihrem Bildbearbeitungsprogramm anhand der im Bild verwendeten Farben festlegen lassen. Wenn Sie zum Beispiel ein Logo speichern, das nur vier unterschiedliche Farben nutzt, reicht dafür eine 2-Bit-Palette mit vier Farben — die Bilddatei ist dadurch deutlich kleiner als bei der normalen8-Bit-Palette von GIF. Die Beschränkung auf 256 Farben in GIF-Bildern muss im Übrigen nicht heißen, dass Sie Fotos nicht als GIF speichern können: Durch eine Funktion namens Dithering können Sie Farben, die nicht in der Palette enthalten sind, durch Pixelmuster nachbilden und so mehr als 256 Farben darstellen.