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| gf1:analogdigitalbilder [2023/11/17 13:32] – marroc | gf1:analogdigitalbilder [2024/08/19 09:36] (aktuell) – marroc | ||
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| Zum Starten betrachten wir als Beispiel ein " | Zum Starten betrachten wir als Beispiel ein " | ||
| - | Diese „Bildpunkte“ nennen wir die **Pixel** des Bildes. Pixel ist die Abkürzung von **// | + | Diese „Bildpunkte“ nennen wir die **Pixel** des Bildes. Pixel ist die Abkürzung von **// |
| - | Die Konzequenz | + | Die Konsequenz |
| < | < | ||
| + | <WRAP nicebox red> | ||
| **Offene Fragen sind** | **Offene Fragen sind** | ||
| - | * Wie können aber diese Pixel in 0 und 1 umgeseschrieben | + | * Wie können aber diese Pixel in 0 und 1 umgeschrieben |
| * Was könnten die Herausforderungen und Schwierigkeiten sein? | * Was könnten die Herausforderungen und Schwierigkeiten sein? | ||
| * Was genau bedeutet " | * Was genau bedeutet " | ||
| * Wieviel Speicherplatz braucht ein Bild? | * Wieviel Speicherplatz braucht ein Bild? | ||
| * Und viele andere Fragen. | * Und viele andere Fragen. | ||
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| Um den Antworten dieser Fragen auf die Spur zu kommen, lösen Sie die folgende Aufgaben. | Um den Antworten dieser Fragen auf die Spur zu kommen, lösen Sie die folgende Aufgaben. | ||
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| === Farbtiefe === | === Farbtiefe === | ||
| - | {{ : | + | {{ : |
| Die Farbtiefe einer Grafik wird immer in Anzahl Bits angegeben und ist ein Mass für die Anzahl Farben, die eine Rastergrafik haben kann. Da wir bei unserem Beispiel oben in Auftrag 13 nur zwei Farben haben, reicht uns eine Farbtiefe von 1 Bit aus, um beide Farben zu codieren. Dies wären zum Beispiel die 0 für Weiss und die 1 für Schwarz. | Die Farbtiefe einer Grafik wird immer in Anzahl Bits angegeben und ist ein Mass für die Anzahl Farben, die eine Rastergrafik haben kann. Da wir bei unserem Beispiel oben in Auftrag 13 nur zwei Farben haben, reicht uns eine Farbtiefe von 1 Bit aus, um beide Farben zu codieren. Dies wären zum Beispiel die 0 für Weiss und die 1 für Schwarz. | ||
| Hätten wir eine Farbtiefe von 2 Bit gewählt, könnten wir schon 4 Farben codieren (00, 01, 10 und 11 für jeweils unterschiedliche Farben). Bei einer Farbtiefe von 3 Bit hätten wir schon 8 mögliche Farben zur Verfügung. | Hätten wir eine Farbtiefe von 2 Bit gewählt, könnten wir schon 4 Farben codieren (00, 01, 10 und 11 für jeweils unterschiedliche Farben). Bei einer Farbtiefe von 3 Bit hätten wir schon 8 mögliche Farben zur Verfügung. | ||
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| Wie weiter oben erwähnt, wird ein Bild mit Farbtiefe 24 Bit ( als " | Wie weiter oben erwähnt, wird ein Bild mit Farbtiefe 24 Bit ( als " | ||
| Die Konsequenz einer grossen Farbtiefe ist der teilweise enorme Speicherbedarf. Hier wird eine verlustlose Kompression nötig (Komprimierung siehe weiter unten). | Die Konsequenz einer grossen Farbtiefe ist der teilweise enorme Speicherbedarf. Hier wird eine verlustlose Kompression nötig (Komprimierung siehe weiter unten). | ||
| + | === Farbmischungen === | ||
| + | Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten Farben zu mischen, sind: | ||
| + | **Additive Farbmischung** werden Farbmischungen genannt, wenn Lichtstrahlen zusammenkommen und sich überlagern, | ||
| + | ^Additive Farbsynthese ^Subtraktive Farbsynthese^ | ||
| + | |Lichtfarbe | Körperfarbe| | ||
| + | |Computerbildschirme | Drucken| | ||
| + | |Fernseher |Buchdruck| | ||
| + | |Regenbogen | Wasserfarben | | ||
| + | |...|...| | ||
| === Das Farbformat RGB (Rot-Grün-Blau)=== | === Das Farbformat RGB (Rot-Grün-Blau)=== | ||
| Die Forschung zum „Farbsehen“ begann im 18. Jahrhundert und führte im 19. Jahrhundert zur quantitativen Theorie der Dreifarbentheorie. Diese besagt, dass Farbreize durch das Mischen dreier Primärfarben nachgebildet werden können. Um diesen Farbreiz nachzubilden, | Die Forschung zum „Farbsehen“ begann im 18. Jahrhundert und führte im 19. Jahrhundert zur quantitativen Theorie der Dreifarbentheorie. Diese besagt, dass Farbreize durch das Mischen dreier Primärfarben nachgebildet werden können. Um diesen Farbreiz nachzubilden, | ||
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| - Informieren Sie sich, was der Unterschied zwischen " | - Informieren Sie sich, was der Unterschied zwischen " | ||
| - Welche verschiedenen Farbformate gibt es? Notieren Sie sich diese kurz und überprüfen Sie, in welchem Farbformat die gespeicherten digitalen Bilder die Farben gespeichert haben. | - Welche verschiedenen Farbformate gibt es? Notieren Sie sich diese kurz und überprüfen Sie, in welchem Farbformat die gespeicherten digitalen Bilder die Farben gespeichert haben. | ||
| - | - Besuchen Sie den [[https:// | + | - Besuchen Sie den [[https:// |
| - Erklären Sie in einfachen eigenen Worten einem Laien, was der Begriff Farbtiefe bedeutet. | - Erklären Sie in einfachen eigenen Worten einem Laien, was der Begriff Farbtiefe bedeutet. | ||
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| **Auftrag 15** | **Auftrag 15** | ||
| - Arbeiten Sie die Aufgaben [[https:// | - Arbeiten Sie die Aufgaben [[https:// | ||
| - | - Im folgenden ist ein Bild abgebildet. Dies wurde [[https:// | + | - Im folgenden ist ein Bild abgebildet. Dies wurde [[https:// |
| {{ : | {{ : | ||
| * Was sind die zentralen Erkenntnisse in Bezug auf die Farbcodierung? | * Was sind die zentralen Erkenntnisse in Bezug auf die Farbcodierung? | ||
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| Somit sind die geläufigsten Farbformate: | Somit sind die geläufigsten Farbformate: | ||
| * Das RGB-Format, was drei Farbkanäle umfasst: Rot, Grün und Blau. | * Das RGB-Format, was drei Farbkanäle umfasst: Rot, Grün und Blau. | ||
| - | * Das CMYK-Format, | + | * Das CMYK-Format, |
| * Andere Farbformate, | * Andere Farbformate, | ||
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| Beim Blumenbild zeigen die Informationen zum Foto 3456 × 2592 Pixel. | Beim Blumenbild zeigen die Informationen zum Foto 3456 × 2592 Pixel. | ||
| - | Die **relative Auflösung** eines Bildes wird in der Regel in „ppi“ (pixels | + | Die **relative Auflösung** eines Bildes wird in der Regel in „ppi“ (Pixels |
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| <WRAP nicebox blue> | <WRAP nicebox blue> | ||
| - | Ein kurzer | + | Ein kurzer |
| * Pixel: Das kleinste Element der digitalen Bilddarstellung. | * Pixel: Das kleinste Element der digitalen Bilddarstellung. | ||
| - | * Die menschliche Wahrnehmung umfasst ungefähr 20 Millionen Farben. Eine Farbtiefe von $2^24$=$16, | + | * Die menschliche Wahrnehmung umfasst ungefähr 20 Millionen Farben. Eine Farbtiefe von $2^24$=$16, |
| - | * Farbtiefe: Wie viele Bits pro Farbkanal sind für die Darstellung der Farbe reserviert? Die Anzahl Bits wird auf die Farbkanäle | + | * Farbtiefe: Wie viele Bits pro Farbkanal sind für die Darstellung der Farbe reserviert? Die Anzahl Bits wird auf die Farbkanäle |
| - | * Farbformate: | + | * Farbformate: |
| * Auflösung: Die Auflösung bedeutet, wie viele Pixel pro Masseinheit (meist inch) überhaupt gespeichert bzw. gedruckt werden. Dies hat einen Einfluss darauf, um wie viel das Bild vergrössert werden kann, ohne dass die Pixel zu gross werden und störend auf den Betrachter wirken (das Bild unscharf wird). | * Auflösung: Die Auflösung bedeutet, wie viele Pixel pro Masseinheit (meist inch) überhaupt gespeichert bzw. gedruckt werden. Dies hat einen Einfluss darauf, um wie viel das Bild vergrössert werden kann, ohne dass die Pixel zu gross werden und störend auf den Betrachter wirken (das Bild unscharf wird). | ||
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| ^Farbtiefe ^Farbstufen ^Breite ^Länge ^Grösse in Bit ^Grösse in Byte ^Bemerkungen ^^ | ^Farbtiefe ^Farbstufen ^Breite ^Länge ^Grösse in Bit ^Grösse in Byte ^Bemerkungen ^^ | ||
| |1 Bit| 2 Farbstufen |1600 Pixel | 1800 Pixel| 2.8 Megapixel = 2.88. Megabit| | |1 Bit| 2 Farbstufen |1600 Pixel | 1800 Pixel| 2.8 Megapixel = 2.88. Megabit| | ||
| - | |8 Bit| 256 Graustufen|1600 Pixel | 1800 Pixel| 2.8 Megapixel = 2.88. Megabit| | + | |8 Bit| 256 Graustufen|1600 Pixel | 1800 Pixel| 2.8 Megapixel = 2.88. Megabit| |
| - | |24 Bit | 256 Abstufungen in Rot Grün Blau ergibt 16.7 Mio Farben |1600 Pixel | 1800 Pixel| 2.8 Megapixel = 2.88. Megabit| | + | |24 Bit | 256 Abstufungen in Rot Grün Blau ergibt 16.7 Mio. Farben |1600 Pixel | 1800 Pixel| 2.8 Megapixel = 2.88. Megabit| |
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| **Vektorgrafik** \\ | **Vektorgrafik** \\ | ||
| - | Eine weitere Möglichkeit ist die Vektorgrafik. Dies sind Grafiken, die aus so genannten Vektoren (und dadurch aus Polygonen, Kreisen und anderen geometrischen Figuren) zusammenzusetzen und so abzuspeichern werden. Dieses Verfahren wird bei am Computer generierten Grafiken häufig eingesetzt. //Dies sind die Bildateien | + | Eine weitere Möglichkeit ist die Vektorgrafik. Dies sind Grafiken, die aus so genannten Vektoren (und dadurch aus Polygonen, Kreisen und anderen geometrischen Figuren) zusammenzusetzen und so abzuspeichern werden. Dieses Verfahren wird bei am Computer generierten Grafiken häufig eingesetzt. //Dies sind die Bilddateien |
| Hinter der Vektorgrafik steht eine ganz andere Idee und der Unterschied zwischen beiden Ideen versteht man am besten, wenn man einmal versucht ein Objekt zum einen nur aus Punkten/ | Hinter der Vektorgrafik steht eine ganz andere Idee und der Unterschied zwischen beiden Ideen versteht man am besten, wenn man einmal versucht ein Objekt zum einen nur aus Punkten/ | ||
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| Es gibt viele verschiedene **Kompressionsalgorithmen**, | Es gibt viele verschiedene **Kompressionsalgorithmen**, | ||
| - | In den Zusatzaufgaben können Sie noch die Huffmancodierung | + | In den Zusatzaufgaben können Sie noch die Huffman Codierung |
| < | < | ||
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| <WRAP center round todo 80%> | <WRAP center round todo 80%> | ||
| **Zusatzaufgabe** | **Zusatzaufgabe** | ||
| - | Schauen Sie das [[https:// | + | Schauen Sie das [[https:// |
| Lösung 110110011000111011111010010010110110110111001011000101 \\ | Lösung 110110011000111011111010010010110110110111001011000101 \\ | ||
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| - Vereinfachen Sie den Code des folgenden Bildes, wenden Sie dabei die // | - Vereinfachen Sie den Code des folgenden Bildes, wenden Sie dabei die // | ||
| - Vereinfachen Sie den Code des folgenden Bildes, verwenden Sie dabei die Regel "Es wird die Farbtiefe auf nur 3 Bit gesenkt und somit gibt es nur noch 1 Bit pro Farbkanal" | - Vereinfachen Sie den Code des folgenden Bildes, verwenden Sie dabei die Regel "Es wird die Farbtiefe auf nur 3 Bit gesenkt und somit gibt es nur noch 1 Bit pro Farbkanal" | ||
| - | - Wie viel kürzer wird der Bit-Code, wenn er nun auf die gleiche Weise wie bei Aufgabe | + | - Wie viel kürzer wird der Bit-Code, wenn er nun auf die gleiche Weise wie bei Aufgabe |
| [[http:// | [[http:// | ||
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| === Eine Frage der Qualität? === | === Eine Frage der Qualität? === | ||
| - | Die beiden Beispiele aus der Fotografie und der Musik zeigen deutlich auf, dass es unmöglich ist, ein analoges Signal (ob nun Bild oder Ton) ganz genau digital abzuspeichern. Beim Digitalisieren von analogen Signalen entsteht also immer ein Verlust an Informationen. Dieser | + | Die beiden Beispiele aus der Fotografie und der Musik zeigen deutlich auf, dass es unmöglich ist, ein analoges Signal (ob nun Bild oder Ton) ganz genau digital abzuspeichern. Beim Digitalisieren von analogen Signalen entsteht also immer ein Verlust an Informationen. Dieser |