Trainingseinheit 1: Rastergrafik
Situation: dieses 8×8 Pixel Bild soll gespeichert werden:
Aufgabe: Erfinden Sie einen Code, um dieses Bild als Zahlenreihe zu speichern!
Durchführung
Überlegen Sie sich:
- Wie codieren Sie Schwarz und Weiss?
- Woher weiss der Empfänger, wann eine neue Zeile beginnt?
- Schreiben Sie die Zahlenreihe auf
- Wie viele Zeichen/Zahlen braucht der Code für dieses Bild?
Bonusfrage: Was sind Vor- und Nachteile Ihres Codes?
Eine mögliche Lösung:
00011000, 01111110, 01011010, 11111111, 11100111, 01111110, 01000010, 01111110 -> 24, 126, 90, 255, 231, 126, 66, 126
Trainingseinheit 2: Speicherbedarf
Grafiken belegen Speicherplatz.
Erinnerung: 1 KB ist 1024 Bytes, 1 MB ist 1024 KB, 1 GB ist 1024 MB.
Durchführung
Aufgabe 1:
Ein schwarz-weisses QR-Code-Bild ist 100 × 100 Pixel gross.
Wie viel Bytes Speicherplatz braucht es (unkomprimiert)?
Aufgabe 2:
Ein altes Nokia-Handy hatte ein Display mit 84 × 48 Pixeln (schwarz-weiss).
Wie viel Speicher braucht ein Screenshot dieses Displays?
Aufgabe 3:
Sie haben genau 1 KB (= 1024 Byte) Speicherplatz zur Verfügung.
Was ist die maximale Grösse eines quadratischen S/W-Bildes, das damit gespeichert werden kann?
Aufgabe 4 (Knobelaufgabe):
Das erste digitale Foto der Geschichte (1957) war 176 × 176 Pixel gross.
- Wie viel Speicher bräuchte es in Schwarz-Weiss?
- Das Bild hatte aber 1 Byte pro Pixel (256 Graustufen). Wie viel Speicher brauchte es tatsächlich?
- Eine 3.5″-Diskette fasste 1.44 MB. Wie viele solche Bilder passen drauf?
Aufgabe 1:
- 100 × 100 × 1 Bit = 10’000 Bit
- 10’000 Bit ÷ 8 = 1’250 Byte
- 1’250 Byte ≈ 1.22 KB
Aufgabe 2:
- 84 × 48 × 1 Bit = 4’032 Bit
- 4’032 Bit ÷ 8 = 504 Byte
Das ist weniger als 1 KB – erklärt, warum diese Handys so wenig Speicher brauchten!
Aufgabe 3:
- 1 KB = 1’024 Byte = 8’192 Bit
- Gesucht: n × n = 8’192
- n = √8’192 ≈ 90.5
- Da n ganzzahlig sein muss: 90 × 90 = 8’100 Pixel
- Maximale Grösse: 90 × 90 Pixel
Aufgabe 4:
a) Schwarz-Weiss:
- 176 × 176 × 1 Bit = 30’976 Bit = 3’872 Byte ≈ 3.78 KB
b) Mit 256 Graustufen (1 Byte pro Pixel):
- 176 × 176 × 1 Byte = 30’976 Byte ≈ 30.25 KB
c) Bilder pro Diskette:
- 1.44 MB = 1’440 KB
- 1’440 KB ÷ 30.25 KB ≈ 47.6
- Es passen 47 Bilder auf eine Diskette.
Trainingseinheit 3: Pixel-Detektivin
Situation: Jemand hat dir diese geheime Nachricht geschickt:
Format: 8 Pixel breit, 1 Bit pro Pixel (0=weiss, 1=schwarz)
Daten (als Dezimalzahlen, eine Zahl pro Zeile): 57, 30, 56, 47, 73, 10, 16, 32
Durchführung
- Wandeln Sie jede Dezimalzahl in eine 8-Bit-Binärzahl um
- Zeichnen das Bild auf kariertem Papier (0=leer lassen, 1=ausmalen)
- Was zeigt das Bild?
Hinweis: 57 dezimal = 00111001 binär
Trainingseinheit 4: Pixel-Kunst
Aufgabe: Erstellen Sie ein eigenes 8×8 Pixel-Kunstwerk und codieren Sie es!
Durchführung
- Zeichnen Sie ein Bild auf dem Raster unten
- Schreiben für jede Zeile die Binärzahl auf
- Wandlen Sie jede Binärzahl in eine Dezimalzahl um
- Tauschen Sie Ihre Dezimalzahlenliste mit einem Klassenkameraden – kann er/sie Ihr Bild rekonstruieren?
| Zeile | Binär | Dezimal |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 7 | ||
| 8 |