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Pixel und RGB-Farben – Farbtiefe, Dateigröße und RLE-Kompression

InformatikDaten und BinärsystemAlter 15–16

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Drei Arbeitsbereiche für Rastergrafiken. Malen Sie auf einem Pixelraster, lesen Sie den Bitcode jedes Pixels ab und sehen Sie, wie stark die Lauflängenkodierung (RLE) das Bild verkleinert. Ziehen Sie die Regler R, G, B, um Licht zu mischen, und lesen Sie den Hex-Code und den Binärwert jedes Kanals ab. Ändern Sie Farbtiefe (1, 2, 4, 8, 24 Bit) und Auflösung und beobachten Sie, wie die Palette schrumpft, das Beispielbild Farben verliert und sich die Dateigröße in Bit, Byte, kB und KiB ändert.

Lektion: Bilddaten: Pixel, RGB-Farbmodell, Farbtiefe, Dateigröße von Bildern und Kompression

Was sie zeigt

Eine Rastergrafik ist ein Raster aus Pixeln, und jedes Pixel speichert einen Farbcode aus Bits. Bildschirme mischen rotes, grünes und blaues Licht, daher nutzt eine 24-Bit-Farbe ein Byte (0–255) pro Kanal, oft als sechsstelliger Hex-Code geschrieben. Weniger Bits pro Pixel bedeuten weniger Farben: 1 Bit ergibt Schwarz und Weiß, 8 Bit ergeben 256 Farben. Die unkomprimierte Größe ist Breite × Höhe × Farbtiefe in Bit. Die Lauflängenkodierung speichert jede Folge gleicher Pixel nur einmal und hilft deshalb nur, wenn benachbarte Pixel dieselbe Farbe haben.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Pixel malen eine Stiftfarbe mit R, G, B oder den Farbfeldern und malen Sie mit Stift oder Radierer; vergleichen Sie die RLE-Größe mit der unkomprimierten Größe. Unter RGB mischen verschieben Sie die Regler und vergleichen die 24-Bit-Farbe mit der reduzierten. Unter Farbtiefe ändern Sie Farbtiefe und Auflösung und lesen die Größentabelle.

Einstellbare Parameter

  • Arbeitsbereich Pixel malen und RLE, RGB-Farben mischen, Farbtiefe und Dateigröße
  • Farbtiefe 1 Bit (Schwarz-Weiß), 2 Bit (4 Graustufen), 4 Bit (16 Farben), 8 Bit (256 Farben), 24 Bit (Echtfarben)
  • Seitenlänge des Malrasters 8–32 Pixel
  • Breite des Beispielbilds 16–320 Pixel
  • Rotkanal R 0–255
  • Grünkanal G 0–255
  • Blaukanal B 0–255

Fragen zum Erkunden

  1. Wie viele KiB braucht ein unkomprimiertes Bild mit 320 × 240 Pixeln und 24-Bit-Farbe?
  2. Warum erscheint der Hex-Code #FFFF00 auf einem Bildschirm gelb?
  3. Wann macht die Lauflängenkodierung eine Bilddatei größer als das Original?

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