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aktuelle.kurse/m114/-B-Komprimieren
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Harald G. Mueller 6d1e45e137 muh
2023-06-03 22:35:39 +02:00
..
x_ressourcen muh 2023-06-03 22:13:29 +02:00
README.md muh 2023-06-03 22:35:39 +02:00

README.md 

M114 Tag3 Lernstandsanalyse Zahlensysteme
-----------------------------------------
was ist X hoch 0 = ?

16 hoch 1 =   16 (entspricht 2 hoch 4)  |
16 hoch 2 =  256 (entspricht 2 hoch 8)  | --> was fällt hier auf?
16 hoch 3 = 4096 (entspricht 2 hoch 12) |

       1 (dez) =      ???? (bin) |      4 (dez) =         ? (hex) 
      10 (dez) =      ???? (bin) |     15 (dez) =         ? (hex)
     126 (dez) = ???? ???? (bin) |     32 (dez) =        ?? (hex)
    1298 (dez) = ???? ???? (bin) |   1298 (dez) =       ??? (hex)
	
    0001 (bin) =         ? (dez) |  für die Schnelleren
    1111 (bin) =         ? (dez) |     23'283 (dez) =  ???? (hex)
 10'1010 (bin) =        ?? (dez) |  1011'1011 (bin) =   ??? (dez)
101'1001 (bin) =        ?? (dez) |

3 (hex) =  ? (dez) =  ???? (bin) |   5AF3 (hex) =    ??'??? (dez)
5 (hex) =  ? (dez) =  ???? (bin) |   5AF3 (hex) = ???? ???? (bin)
A (hex) =  ? (dez) =  ???? (bin) |        --> was fällt hier auf?
F (hex) =  ? (dez) =  ???? (bin) |

Lösungen:
15:50 min, D, YouTube Einfache Einführung zu den Binärzahlen
04:35 min, D, YouTube Das Binärsystem / Dualsystem ft. brainfaqk
06:34 min, D, YouTube Das Hexadezimalsystem ft. TheSimpleMaths







Thema B - Komprimieren

Eine Komprimierung und Dekomprimierung "ohne" Verlust ist vornehmlich für Texte und einfache Grafiken notwendig, weil wir dafür kein Verlust von Informationen haben können oder wollen.

Bei Bilder, Videos und bei Musik, Sound und Sprache ist es nicht so schlimm, wenn "etwas" Verlust Komprimierung und der Dekomprimierung entsteht.

Einstieg

Komprimierung ohne Verlust

komprimierung-ohne-verlust.png

Themen-Bausteine für Komprimierungs-Techniken Kodierung:

  • Baustein A:
    Das Prinzip RLC / RLE
  • Baustein B:
    Das Prinzip HUFFMANN
  • Baustein C:
    Das Prinzip LZW
  • Baustein D:
    Die Effizienz der ZIP-Kompression
  • Baustein E:
    Was ist und was bringt die BWT (Burrows-Wheeler-Transformation)?

- A - Studieren Sie die Lauflängen-Kodierung und machen Sie dann ein eigenes Beispiel auf Karo-Papier um es dann im Detail den anderen Personen erklären zu können. Das Beispiel soll nicht nur im SW-Raum ("schwarz, weiss"), sondern im RGB-Raum (rot, grün, blau) funktionieren. Zeigen Sie auch die Effizienz der Komprimierung auf. Erstellen Sie Anschauungsmaterial oder angefangene Beispiele oder eine Aufgabenstellung, für eine künftige Prüfungsaufgabe samt deren Lösung.


- B - Die Huffmann-Codierung ist ein Teil der Komprimierung, die u.a. auch in .mp3, .mpeg, .jpg Verwendung findet (aber nicht nur). Schauen Sie sich zuerst zwei oder drei der Videos an und entscheiden Sie dann in der Kleingruppe, welches Video Sie anderen Schüler:innen zeigen würden. Machen Sie dann ein Demo-Beispiel z.B. für das Wort "GREIFENSEE SCHIFFAHRT" auf Karo-Papier, und zwar so, dass Sie es jemandem erklären könnten. Bereiten Sie zudem Hilfen (z.B. Teil-Lösungen, Algotrithmus-Sätze ...) vor, damit sich andere Lernende (auch Sie!) daran orientieren können. (Er-)Stellen Sie weiter eine geeignete Prüfungsaufgabe samt deren Lösung.


- C - Studieren Sie das Lempel-Ziv-Welch LZW -Kodierungsverfahren, das in .zip, .7zip usw. vorkommt indem Sie zuerst zwei oder drei der Videos anschauen und sich dann in der Kleingruppe entscheiden, welches Video die Sache am besten erklärt. Machen Sie weiter ein eigenes Beispiel auf Karo-Papier. Bereiten Sie zudem Hilfen (z.B. Teil-Lösungen, Algotrithmus-Sätze ...) vor, damit sich andere Lernende (auch Sie!) daran orientieren können. (Er-)Stellen Sie weiter eine geeignete Prüfungsaufgabe samt deren Lösung.


- D - Um eine anschuung zu geben, wie gut die ZIP-Kompression funktioniert erstellen Sie zuerst einmal 5 Text-Dateien. Benutzen Sie für den Inhalt einer der Textgeneratoren wie z.B. https://www.loremipsum.de

  • eine Datei mit 10 Bytes
    eine Datei mit 100 Bytes
    eine Datei mit 1000 Bytes
    eine Datei mit 10000 Bytes
    eine Datei mit 100000 Bytes
    Machen Sie eine Statistik im Excel (man kann dort auch Grafiken erstellen) und begründen Sie das Resultat.

  • Erstellen Sie die gleichen 5 Dateien (gleiche Grössen), jedoch nur mit einem Buchstaben oder Zeichen wie z.B. dem "A" oder dem " " (=Leerschlag, Space). Was passiert dann mit den ZIP-Files?

  • Erstellen Sie ein ZIP aus Farbkreis-Lo-Res.jpg
    Erstellen Sie ein ZIP aus Farbkreis-Hi-Res.jpg
    .. und notieren Sie die 4 Dateigrössen.
    Frage: Was stellen Sie bezüglich der Dateigrössen und der Effizienz/Wirksamkeit fest und versuchen Sie eine Begründung dazu zu geben.


- E - Analysieren Sie die Funktionsweise der BWT-Transformation, also finden Sie heraus, wie das funktioniert. Sie werden sehen, dass es selber noch keine Komprimierung macht.




- F - Die LZ77-Komprimierung



Komprimierung mit Verlust

komprimierung-mit-verlust1.jpg

Funktionsweise MP3 (Sound-Komprimierung)

https://de.wikipedia.org/wiki/MP3

Funktionsweise JPEG (Bild-Komprimierung)

Was ist DCT und wie ist das JPEG-Format aufgebaut, bzw. wie funktioniert diese Art der Bildkomprimierung?

kleine Praxisaufgabe

Vergleichen Sie die unterschiedlichen Bildformate Samples.zip

Funktionsweise M4V (Video-Komprimierung)





x_ressourcen/openshot-3-1-1-screenshot.png

Praxisaufgabe / selber ausprobieren

Auftrag im TEAMS "Video erzeugen und komprimieren"

Zeitbedarf: ca 60-70 min

  • Erstellen Sie ein 10 Sek. Video mit Ihrem Smartphone oder nehmen eines was Sie früher schon aufgenommen haben aus Ihrem Smartphone heraus und transportieren Sie es in Ihr Notebook oder PC
  • Installieren Sie https://www.openshot.org (free) oder eine ähnliche Software https://shotcut.org.
  • Importieren Sie Ihr kleines Video in OpenShot
  • Trennen Sie die Tonspur ab und löschen die Tonspur
  • Unterlegen Sie Ihr Video mit einem Sound Ihrer Wahl https://freemusicarchive.org, https://freemp3cloud.com/de
  • Falls das Video länger als 10 Sek. ist, kürzen Sie es auf 10 Sek.
  • Erzeugen Sie mindestens 2 Formate (via Export (roter Button)) wovon eines davon möglichst komprimiert und klein werden soll und das andere so gross und unkomprimiert wie möglich
  • Machen Sie ein ScreenShot der Datei-Speichergrössen der beiden Dateien auf dem Dateisystem (Explorer)
  • Laden Sie das kleinere der beiden Videos und den ScreenShot in TEAMS hoch

Software: