Modulbild

Pixelcodierung – Schwarz/Weiss (1-Bit)

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Bevorstehend

Sie lernen, wie Schwarz-Weiss-Bilder digital dargestellt werden. Anschliessend codieren Sie selbst ein kleines 8×8-Bild, tauschen die Codierung mit anderen und berechnen die benötigte Speichermenge.

Ziele dieses Moduls
  • Begriffe Pixel/Raster/Bit kennen.
    Erinnern
  • Sie können erklären, wie 0/1 ein SW-Bild erzeugen.
    Verstehen
  • Sie können ein 8×8-Bild als Bits erstellen.
    Anwenden

Digitale Bilder bestehen aus vielen kleinen Punkten, sogenannten Pixeln.
Jedes Pixel besitzt eine Farbe oder Helligkeit, die der Computer als Zahl speichert.
Bei einem Schwarz-Weiss-Bild genügt für jedes Pixel ein einziges Bit – also 0 (schwarz) oder 1 (weiss).
So entsteht ein Rasterbild (engl. bitmap), das zeilenweise codiert wird.

🟦 Einführung: Was ist eine Pixelcodierung?

Ein digitales Bild besteht aus einem Raster aus Pixeln.
Jede Zeile enthält eine Folge von Werten, die festlegen, ob ein Punkt leuchtet (1) oder nicht (0).
Diese Bitfolgen können auch als Dezimalzahlen gespeichert werden, da jede 8-Bit-Zeile genau ein Byte entspricht.

Beispiel:
Ein kleines 8×8-Bild kann so codiert werden:

00111100
01000010
10100101
10000001
10100101
10011001
01000010
00111100

Jede Zeile ist eine 8-Bit-Zahl → z. B. 00111100₂ = 60₁₀.

Challenge

Schritt 1 – Bild entwerfen
Öffnen Sie den folgenden Pixel-Editor und gestalten Sie ein einfaches 8×8-Motiv (z. B. ein Herz, Buchstabe, Smiley, Pfeil).
Link zum Editor:
👉 Pixel-Editor

(Der Editor erlaubt das Zeichnen mit 0/1 und zeigt die Dezimalwerte pro Zeile an.)

Schritt 2 – Codierung notieren

  • Notieren Sie die acht Dezimalzahlen Ihres Bildes auf einem Zettel.

  • Schreiben Sie oben Ihren Vornamen.
    Beispiel:
    Lea → 60, 130, 149, 129, 149, 153, 130, 60

Schritt 3 – Austausch und Dekodierung

  • Geben Sie Ihren Zettel ab oder tauschen Sie ihn mit einer anderen Person.

  • Dekodieren Sie nun deren Zahlenfolge:

    1. Wandeln Sie jede Zahl wieder in 8-Bit-Binär (z. B. 5 → 00000101).

    2. Geben Sie die 8 Zeilen in den Pixel-Editor ein und rekonstruieren Sie das Bild.

    3. Notieren Sie, welches Motiv Sie erkannt haben.

📏 Speichermenge eines Rasterbildes

Jedes digitale Bild braucht Speicherplatz.
Dieser hängt von drei Faktoren ab:

Beispiel:

  • 8×8 Pixel, 1 Bit Farbtiefe → 64 Bit = 8 Byte

  • 32×32 Pixel, 1 Bit Farbtiefe → 1024 Bit = 128 Byte

  • 8×8 Pixel, 8 Bit (Graustufen) → 512 Bit = 64 Byte

Challenge

Berechnen Sie, wie viel Speicher ein Schwarz-Weiss-Bild mit 64×64 Pixeln benötigt
– und vergleichen Sie es mit einem Farb-Bild (24 Bit) gleicher Auflösung.

Reflection

💬 Reflexion

  • Warum brauchen farbige Bilder viel mehr Speicherplatz als Schwarz-Weiss-Bilder?

  • Was bedeutet eigentlich „Farbtiefe“?

  • Warum ist es sinnvoll, Bilder mit mehr als 1 Bit zu speichern?