Stunde 2 · Bilder und Videos
Daten komprimieren
Viele Menschen machen täglich Fotos mit ihrem Smartphone. Damit Dateien weniger Speicher verbrauchen, werden sie verkleinert. Wie geht das?
Station 1 · Datenmenge verkleinern
Datenkompression
Damit viele Fotos in den Speicher passen, werden Datenmengen mit bestimmten Verfahren verkleinert: Datenkompression. Komprimierte Daten brauchen weniger Speicher und lassen sich schneller übertragen – aber die Qualität kann sinken.
A: 16 · 16 Pixel = 256 Bit
B: 8 · 8 Pixel = 64 Bit
Eine Rastergrafik wird komprimiert: Bild B braucht nur ein Viertel des Speichers. Dafür ist der Smiley gröber – Details gehen verloren.
Station 2 · Verluste bei der Datenkompression
Mit oder ohne Verlust?
- Verlustbehaftete Datenkompression: Informationen gehen verloren und lassen sich nicht vollständig wiederherstellen. Vor allem bei Bildern, Videos und Audio werden unwichtige Details weggelassen.
- Je stärker komprimiert wird, desto schlechter wird die Bild- oder Tonqualität.
- Verlustfreie Datenkompression: Es geht nichts verloren. Wichtig z. B. bei Texten in einer E-Mail.
M1 Bilder komprimieren
Vergleichen
Gib an, welches Bild komprimiert wurde. Vergleiche die Bilder und benenne Unterschiede.
Bild B ist komprimiert: Es wirkt blockig und unscharf, feine Details und Farbübergänge fehlen, Kanten sind treppenförmig.
Ungeeignete Bilder?
Stelle Vermutungen an, ob es Bilder gibt, die nicht für die Datenkompression geeignet sind. Begründe.
Ja: Röntgenbilder, Pläne, Beweisfotos oder Bilder mit feinen Details und Text. Hier dürfen keine Informationen verloren gehen. Auch Bilder mit sehr vielen unterschiedlichen Pixeln (Rauschen) lassen sich verlustfrei kaum verkleinern.
Station 3 · Lauflängencodierung
Lauflängencodierung
- Ein verlustfreies Verfahren ist die Lauflängencodierung.
- Man codiert nicht jedes Zeichen einzeln, sondern das Zeichen und wie oft es sich wiederholt: „AAAAABBCCCD“ → „5A2B3C1D“.
- Die Zahl der Wiederholungen heißt Lauflänge.
- Computer codieren binär: Die Bitfolge „1111 1100 0011 1111 1000 0000“ wird zu 61 40 71 70.
Wie funktioniert's?
Beschreibe, wie die Lauflängencodierung funktioniert.
Lauflängen-Rechner
Station 4 · Material M2
Bitfolgen komprimieren
Bitfolgen
Aufgabe 2: Male die Rastergrafik (0 = schwarz)
Komprimieren
Nutze die Lauflängencodierung und komprimiere die Bitfolgen.
Station 5 · Material M3
Binärbild komprimieren
Original 16 · 16
Aufgabe 3: dein 8 · 8-Raster
Bitfolge und Lauflängen
Bestimme die Bitfolge für die Rastergrafik und komprimiere sie mit der Lauflängencodierung.
8 · 8 statt 16 · 16
Komprimiere die Rastergrafik: Fasse je 2 · 2 Pixel zu einem zusammen.
Schau dir immer ein Quadrat aus 2 · 2 Pixeln an. Sind die meisten davon schwarz, wird das neue Pixel schwarz.
Sicherung
Hefteintrag: Daten komprimieren
Daten komprimieren
Informatik · Klasse 5/6- Datenkompression verkleinert Datenmengen: weniger Speicherbedarf, schnellere Übertragung.
- Verlustbehaftet: Informationen gehen verloren (z. B. Bilddetails). Je stärker komprimiert, desto schlechter die Qualität.
- Verlustfrei: Alle Informationen bleiben erhalten (z. B. Text in einer E-Mail).
- Lauflängencodierung (verlustfrei): Man speichert das Zeichen und die Anzahl seiner Wiederholungen: AAAAABBCCCD → 5A2B3C1D; 111111 0000 → 61 40.
Codiere deinen eigenen Namen oder „MISSISSIPPI“ mit der Lauflängencodierung. Lohnt es sich?
Jetzt seid ihr dran