Er­gän­zung: Da­tei­for­ma­te von Bil­dern

Por­ta­ble Bit­map für Schwarz­weiß – Bil­der

In Klas­se 7 ent­wi­ckel­ten die SuS Ideen, wie man ein Schwarz­weiß-Bild binär dar­stel­len kann. Es wurde die Not­wen­dig­keit eines Pro­to­kolls the­ma­ti­siert, also einer Ver­ein­ba­rung über das For­mat, in dem das Bild über­tra­gen wird. Sehr wahr­schein­lich ei­nig­ten sich viele SuS auf ein For­mat, das dem Por­ta­blen Bit­map sehr ähn­lich ist.

Auf­bau einer PBM-Datei:

Zu­nächst de­co­die­ren die SuS eine Bit­fol­ge im PBM-For­mat und er­mit­teln das zu­ge­hö­ri­ge Schwarz­weiß-Bild. Zur bes­se­ren Er­kenn­bar­keit sind Kopf­da­ten im Bei­spiel nicht binär an­ge­ge­ben.

Hin­weis: Die An­ga­be der Bild­hö­he ist im PBM-For­mat immer ent­hal­ten, sie ist aber nicht zwin­gend not­wen­dig, weil sie sich aus der Brei­te und der Pi­xel­zahl er­gibt.

In Auf­ga­be 2 wird eine vor­ge­ge­be­ne Text­da­tei durch Än­dern der En­dung in ein Por­ta­bles Bit­map um­ge­wan­delt wer­den. Er­gän­zend kön­nen die SuS in der Text­da­tei ein­zel­ne Bits än­dern und das Er­geb­nis mit einem Bild­be­trach­tungs­pro­gramm (z.B. Ir­van­View) be­trach­ten.

Op­tio­nal kön­nen die SuS ein ei­ge­nes PBM-Bild er­stel­len.

Bei der Be­trach­tung der Da­ten­men­ge bzw. des be­nö­tig­ten Spei­cher­plat­zes wird zwi­schen Hea­der und Bild­da­ten un­ter­schie­den. Der Hea­der P1_24_36_ be­steht aus 9 Stel­len (incl. der drei Leer­zei­chen). Je Stel­le wird 1 Byte (8 Bit) be­nö­tigt, weil Buch­sta­ben und Zah­len mit der ASCII-Ta­bel­le co­diert wer­den. Die Bild­da­ten be­nö­ti­gen so viele Bits wie das Bild Pixel hat.

Hin­weis: Tat­säch­lich wird jedes Pixel mit 1 Byte co­diert (00000001 für schwarz, 00000000 für weiß). Die SuS kön­nen dies sel­ber her­aus­fin­den, indem sie den be­rech­ne­ten Wert mit dem im Da­tei­ma­na­ger ver­glei­chen.

Por­ta­ble Grey­map für Grau­stu­fen–Bil­der

Für Grau­stu­fen-Bil­der ist eine PGM-Datei ab­ge­bil­det, bzw. es liegt die PGM-Datei be­reit. Die SuS er­mit­teln dar­aus das all­ge­mei­ne PGM-For­mat.

Auf­bau einer PGM-Datei:

An­hand der Ab­bil­dung über ver­schie­de­ne Grau­stu­fen wird ver­an­schau­licht, wie viele Ab­stu­fun­gen je­weils mög­lich sind, wenn 1, 2, 4, bzw. 8 Bit zu Dar­stel­lung eines Pi­xels ver­wen­det wer­den.

Die 1, 2, 4, 8 Bit ent­spre­chen je­weils der Farb­tie­fe.

Farb­tie­fe = 1 bit: 0,1 → 2 Farb­stu­fen

Farb­tie­fe = 2 bit: 00,01,10,11 → 4 Farb­stu­fen

Farb­tie­fe = 3 bit: 000, 001,010, 011, 100, 101, 110, 111 → 8 Farb­stu­fen usw.

Por­ta­ble Pix­map für Farb–Bil­der

Nach den qua­li­ta­tiv sehr ein­fa­chen Schwarz­weiß-Bil­dern und den etwas rea­lis­ti­sche­ren Grau­stu­fen-Bil­dern bil­den Farb­bil­der die Rea­li­tät viel bes­ser ab. Al­ler­dings wird die Da­ten­men­ge auch sehr viel grö­ßer.

Bei Farb­bil­dern wird häu­fig der RGB-Farb­raum ver­wen­det mit je 8 Bit für den Rot-, den Blau- und den Grün-Wert. ( 256³ = 16.777.216 ver­schie­de­ne Far­ben). Bei 16 Bit er­ge­ben sich ca. 281 Bil­lio­nen Far­ben.

Es kön­nen wei­te­re, den SuS be­kann­te Bild­for­ma­te ge­sam­melt wer­den, um bei der Daten­kompression wie­der auf­ge­grif­fen zu wer­den, z.B. JPG, BMP, RAW, GIF, PNG, SVG.

Al­ter­na­ti­ven/Er­gän­zun­gen:

Nicht im Bil­dungs­plan ent­hal­ten sind SVG-Gra­fi­ken. Zur Dif­fe­ren­zie­rung oder als Er­gän­zung kann die Vek­tor­dar­stel­lung als Al­ter­na­tiv-Kon­zept zur Pi­xeldar­stel­lung be­trach­tet wer­den. In Auf­ga­be 6 ist dazu ein Bei­spiel zum Selbst­er­kun­den.

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [odt][1 MB]

Un­ter­richts­gang: Her­un­ter­la­den [pdf][824 KB]

Wei­ter zu Das Pro­blem des kür­zes­ten Weges