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RGB-Farb­mo­dell und Fal­tun­gen

 

Zwei­te Dop­pel­stun­de — RGB-Farb­mo­dell

Ziele

  • Java: Um­gang mit der Klas­se Color
  • Bild­be­ar­bei­tung: RBG-Farb­mo­dell

Di­dak­ti­sche Über­le­gun­gen

Auch die zwei­te Dop­pel­stun­de star­tet mit theo­re­ti­schen Über­le­gun­gen. An­hand der Prä­sen­ta­ti­on 02_rg­b_­farb­mo­dell.odp gibt der Leh­rer eine Ein­füh­rung in das RGB-Farb­mo­dell. Das HSB-Farb­mo­dell ist eine mög­li­che Er­gän­zung.

Die SuS ler­nen mit der Java Klas­se Color um­zu­ge­hen. Wich­tig ist dabei, dass die Far­b­an­tei­le eines ein­mal er­zeug­ten Far­bob­jek­tes nie mehr ge­än­dert wer­den kön­nen. Möch­te man die Farbe ver­än­dern, muss man ein neues Far­bob­jekt er­zeu­gen.

Die Im­ple­men­ta­ti­on von Me­tho­den zur Farb­ma­ni­pu­la­ti­on ist ana­log zu der von Me­tho­den aus der ers­ten Dop­pel­stun­de. Daher kön­nen die SuS sie selbst­stän­dig er­stel­len. Die ver­schie­de­nen Al­go­rith­men der Grau­stu­fen­be­rech­nung, zum In­ver­tie­ren und Farb­tau­schen kön­nen als Dif­fe­ren­zie­rung ein­ge­setzt wer­den. Spä­ter kön­nen ggf. meh­re­re SuS ihre Me­tho­den in einer ge­mein­sa­men GUI kom­bi­nie­ren. Die Me­tho­de far­ba­en­de­rung soll­ten alle SuS ken­nen­ler­nen, da sie spä­ter noch be­nö­tigt wird, um in der GUI einen Ein­ga­be­dia­log ein­zu­füh­ren.

Sehr schnel­le SuS kön­nen au­ßer­dem an die­ser Stel­le auch schon die Me­tho­den zur Bild­kom­bi­na­ti­on er­stel­len.


Drit­te Dop­pel­stun­de — Fal­tun­gen

Ziele

  • Java: Ver­tie­fung des Um­gangs mit Schlei­fen und zwei­di­men­sio­na­len Ar­rays
  • Bild­be­ar­bei­tung: Be­rech­nung von Fal­tun­gen, Un­ter­su­chung von vor­ge­ge­be­nen Fal­tungs­fil­tern

Di­dak­ti­sche Über­le­gun­gen

Die im­ple­men­tier­ten Al­go­rith­men wer­den nun kom­ple­xer, da sie nicht nur ein Pixel be­rück­sich­ti­gen, son­dern die Um­ge­bung eines Pi­xels. Daher sol­len die SuS zu­nächst die Be­rech­nung der Fal­tung durch­schau­en, bevor die Im­ple­men­ta­ti­on in An­griff ge­nom­men wird. Dazu ist die Fal­tung mit einer 3x3 Ma­trix auf ei­ni­gen Bei­spiel­bil­dern in einem Ta­bel­len­kal­ku­la­ti­ons­blatt als For­mel hin­ter­legt. Damit kann sehr schnell die Wir­kung eines Fil­ters un­ter­sucht wer­den. Dabei bleibt der Rand zu­nächst un­be­rück­sich­tigt.

Die SuS soll­ten ver­ste­hen, dass die Summe der Fil­ter­ge­wich­te 1 sein muss, wenn die Ge­samt­hel­lig­keit nicht ver­än­dert wer­den soll. Die Wir­kung von Mit­tel­wert­bil­dung bzw. Kan­ten­ver­stär­kung durch ne­ga­ti­ve Ge­wich­te muss deut­lich wer­den.

Im­ple­men­ta­ti­on

Da die An­wen­dung eines Fil­ters für sehr viele Zwe­cke ein­ge­setzt wer­den kann, wird zu­nächst eine all­ge­mei­ne Me­tho­de er­stellt. Diese er­for­dert die Ver­schach­te­lung von vier For-Schlei­fen. Das ist nicht ein­fach. Die SuS er­hal­ten daher ein Puz­zle für den Quell­text des Al­go­rith­mus. Um die SuS zu ani­mie­ren, sich über die ein­zel­nen Ab­schnit­te des ge­ge­be­nen Quell­tex­tes Ge­dan­ken zu ma­chen, müs­sen sie die Code­ab­schnit­te kom­men­tie­ren.

Da­nach kann das Pro­gramm in BlueJ über­tra­gen wer­den und dann mit ver­schie­de­nen Fal­tungs­fil­tern auf­ge­ru­fen wer­den.

Als Dif­fe­ren­zie­rungs­mög­lich­kei­ten für be­son­ders schnel­le SuS ste­hen Ar­beits­blät­ter für die Ver­wen­dung grö­ße­rer Fal­tungs­fil­ter in­klu­si­ve ver­schie­de­ner Al­go­rith­men zur Rand­be­hand­lung und die Be­rech­nung eines Gauß-Fil­ters be­reit.

 

Un­ter­richts­ver­lauf: Her­un­ter­la­den [odt][154 KB]

Un­ter­richts­ver­lauf: Her­un­ter­la­den [pdf][233 KB]

 

Wei­ter zu Gra­phi­sche Be­nut­zer­ober­flä­chen