Medien & Informatik · Klasse 5/6
Bilder aus 0 und 1
Ein Kästchen an, ein Kästchen aus – so schreibt ein Computer ein Bild auf.
Aus dem Alltag
Ein Bild am Telefon diktieren
Stell dir vor, du müsstest deiner Freundin ein kleines Bild am Telefon beschreiben – ohne Foto, ohne Video, nur mit Worten. „Oben links ist es hell, dann zwei dunkle Kästchen …“ Umständlich, aber es geht: Kästchen für Kästchen.
Genau so macht es der Computer. Nur kennt er zwei Wörter: 0 und 1.
Deine Aufgabe: Aus der Reihe „Speicherplatz“ kennt ihr vielleicht das Bit: ein Schalter, an oder aus. Was könnte „an“ bei einem Kästchenbild bedeuten – und „aus“?
Erklärt
Vom Kästchen zur Bitfolge – Schritt für Schritt
Schritt 1: Zwei Farben, zwei Zeichen. Ein Schwarz-Weiß-Bild hat nur zwei Sorten Kästchen: an (dunkel) und aus (hell). Für „an“ schreibt der Computer eine 1, für „aus“ eine 0. Jedes Kästchen ist also ein Bit.
Schritt 2: Die Reihenfolge. Der Computer liest das Bild wie du ein Buch: die erste Zeile von links nach rechts, dann die zweite, dann die dritte. So wird aus dem Raster eine lange Kette aus Nullen und Einsen – die Bitfolge.
Schritt 3: Ein Beispiel. Ein winziges Bild mit 4 × 4 Kästchen, in der Mitte ein Kreis:
So liest man es
0110 · 1001 · 1001 · 0110
- Erste Zeile von links nach rechts, dann die zweite, dann die dritte …
- 1 = Kästchen an (dunkel), 0 = Kästchen aus (hell).
Schritt 4: Zählen. 4 × 4 = 16 Kästchen = 16 Bit = 2 Byte. Unser Standardbild hat 8 × 8 = 64 Kästchen = 64 Bit = 8 Byte. Ein Byte je Zeile.
Jedes Kästchen ist ein Bit.
Links nach rechts, oben nach unten.
Das sind 8 Byte – ein Byte je Zeile.
Tafelbild 1
Ein Muster mit Bits beschreiben
So funktioniert das Tafelbild
- Du siehst: drei Spalten: links die Vorgabe (ein Muster, das du nicht ändern kannst), in der Mitte ein Feld für deine Bits, rechts deine Vorschau – das Bild, das aus deinen Bits entsteht.
- Du kannst: die Bits Zeile für Zeile eintippen: acht Ziffern je Zeile, dann Enter. Die Vorschau wächst mit jeder Ziffer, und unten steht, wie viele Kästchen schon stimmen. „Lösung zeigen“ hilft, wenn du festhängst; mit „Vorgabe“ wählst du ein anderes Muster.
Die erste Zeile
Schau in der Vorgabe auf die oberste Zeile. Tipp für jedes Kästchen eine Ziffer: dunkel = 1, hell = 0. Nach acht Ziffern drück Enter. Stimmt die erste Zeile der Vorschau?
Zeile für Zeile
Mach so weiter bis zur achten Zeile. Wenn unten „alle 64 Kästchen stimmen“ steht, hast du das Bild in Bits übersetzt.
Ein zweites Muster
Wähle oben eine andere Vorgabe (Blitz oder Rakete) und beschreib sie ohne Lösung. Zähle: Wie viele Einsen hat dein Bild?
Ohne JavaScript gilt: Ein 8×8-Bild hat 64 Kästchen. Jedes Kästchen ist ein Bit – 64 Bit sind 8 Byte. Beschreib ein Kästchenbild Zeile für Zeile: 1 für dunkel, 0 für hell.
Deine Aufgabe: Vergleicht zu zweit: Habt ihr dasselbe Muster mit denselben Bits beschrieben? Wenn nicht – wo lag der Unterschied?
Was du gesehen hast
- Ein Bild lässt sich vollständig mit Nullen und Einsen aufschreiben – nichts geht verloren.
- Eine falsche Ziffer ist genau ein falsches Kästchen. Die Vorschau zeigt sofort, wo.
- Zwei Kinder, dasselbe Muster, dieselben Bits: Die Beschreibung ist eindeutig. Genau deshalb kann ein Computer damit arbeiten.
Tipp
Tafelbild 2
Der Pixel-Editor: selbst malen
So funktioniert das Tafelbild
- Du siehst: links ein Raster zum Malen, rechts die Bits dazu – live. Beides hängt zusammen: Malst du links, ändern sich rechts die Ziffern. Änderst du rechts eine Ziffer, ändert sich links das Bild.
- Du kannst: Kästchen anklicken oder mit gedrückter Maus (oder dem Finger) darüberziehen. „Rückgängig“ nimmt den letzten Strich zurück, „Umkehren“ tauscht an und aus, „Vorlage laden“ holt ein Motiv. „Als PNG speichern“ macht aus deinem Raster eine echte Bilddatei.
Ein Kästchen
Klick ein einziges leeres Kästchen an. Welche Ziffer rechts hat sich geändert – in welcher Zeile, an welcher Stelle?
Rückwärts
Ändere rechts in der ersten Zeile eine 0 in eine 1. Was passiert links? Dann „Rückgängig“.
Dein eigenes Motiv
Drück „Leeren“ und mal ein eigenes kleines Bild (Buchstabe, Tier, Symbol). Lies die Zeile unter dem Tafelbild: Wie viele Kästchen sind an?
Ohne JavaScript gilt: Male ein Bild auf Kästchenpapier und schreib je Zeile die Nullen und Einsen auf – 1 für ausgemalt, 0 für leer.
Tipp
Sichern
Ins Heft und zwei Aufgaben
2. Bilder aus 0 und 1
Ein Schwarz-Weiß-Bild wird als Folge von und gespeichert: 1 = Kästchen , 0 = Kästchen .
Gelesen wird Zeile für Zeile, von nach .
8 × 8 Kästchen = Bit = Byte.
Mein eigenes Bild (Zeichnung + Bits):
Zeichne dein Motiv aus dem Editor als 8×8-Raster ins Heft und schreib rechts daneben die acht Bitzeilen.
Ein Bild ist eine Folge von Bits: 1 = an, 0 = aus, Zeile für Zeile. 8 × 8 Kästchen sind 64 Bit = 8 Byte.
Deine Aufgabe
Bits im Bild
Denk an den Editor: 1 = an, 0 = aus. 8 Bit = 1 Byte.
Denk an den Editor: 1 = an, 0 = aus. 8 Bit = 1 Byte.
Ein Kästchen ist ausgemalt. Welche Ziffer steht dafür?
Ein 8×8-Bild in Schwarz-Weiß – wie viele Bit sind das?
64 Bit – wie viele Byte sind das?
Die Zeile lautet 11111111. Was ist zu sehen?
Deine Aufgabe
Lies die Bits
Lies jede Zeile von links nach rechts. 1 ist an, 0 ist aus.
Lies jede Zeile von links nach rechts. 1 ist an, 0 ist aus.
Die Zeile 00011000 – was ist zu sehen?
Die Zeile 10000001 – was ist zu sehen?
Ein Bild hat vier Zeilen: 1111, 1001, 1001, 1111. Was ist das?