kiz Von bits + bytes Datenformate: Text und Bild Kommunikations- und Informationszentrum Universität Ulm

Transkript

1 Von bits + bytes Datenformate: Text und Bild 1

2 Inhaltsüberblick Codierung + Maßeinheiten ASCII-Code Vom bit zum Terabyte Text + Speicherplatz 1 Buchstabe als "Text" 1 Textseite als "Text" Bild + Speicherplatz 1 Buchstabe als "Bild" 1 Textseite als "Bild" 2

3 Themenblock 1: Codierung + Maßeinheiten Das "bit" Codiermöglichkeiten mit mehreren bits Zu codierende Zeichen Der ASCII-Code Das "bit" und seine Vielfachen 3

4 Das "bit" Das bit (binary digit, Binärziffer) ist die kleinste Informationseinheit, mit der ein Computer arbeitet. Gemäß den physikalisch-technischen Gegebenheiten in einem Rechner kennzeichnet das bit stets einen von zwei Zuständen: Strom fließt oder Strom fließt nicht bzw. Magnetfeld plus oder Magnetfeld minus bzw. auf einem optischem Datenträger (z. B. CD): Erhöhung oder Vertiefung Mit einem einzelnen bit lassen sich somit nur zwei Dinge darstellen resp. für den Computer verarbeitbar codieren. 4

5 Codiermöglichkeiten mit mehreren bits Um mehr als zwei Dinge zu codieren, benötigt man mehrere bits. 1 bit kann 2 Dinge codieren, z. B: 0 = nein 1 = ja 2 bits können 4 Dinge codieren, z. B.: 00 = weiß 01 = hellgrau 10 = dunkelgrau 11 = schwarz 3 bits bieten 8 Möglichkeiten: bits bieten 16 Möglichkeiten, 5 bits 32 Möglichkeiten, usw. Mit jedem weiteren bit verdoppelt sich die Anzahl der codierbaren Dinge. 8 bits bieten die Möglichkeit, 256 verschiedene Dinge zu codieren. 5

6 Zu codierende Zeichen Wieviele Zeichen muß man überhaupt in einem rechnenden und / oder textverarbeitenden DV-System darstellen können? Ein deutscher Zeichensatz umfaßt: 26 große, 26 kleine Buchstaben; ä Ä ö Ö ü Ü ß noch nicht mitgezählt! 10 Ziffern: Satzzeichen und weitere Sonderzeichen:., ; :?! - $ % & ( ) [ ] / = > < * + _ # ' " u. a. m. Ausländische Zeichensätze haben - wie der deutsche Zeichensatz auch (man denke an ä ö ü ß) - ihre jeweils eigenen Besonderheiten, z. B.: die Tilde auf dem spanischen ñ die französischen Akzente é à â, auch das ç das skandinavische durchgestrichene ø u. v. a. m. 6

7 Der ASCII-Code Als Standard eingebürgert hat sich im Rahmen datenverarbeitender Systeme der sog. ASCII-Code (American Standard Code for Information Interchange). Im ASCII-Code wird ein Zeichen durch 8 bits codiert. Es sind mit diesem Code somit 2*2*2*2*2*2*2*2=2 8 = 256 verschiedene Zeichen darstellbar. Die Zuordnung selber, wonach z. B. ein großes X der bit-folge entspricht, ist zunächst willkürlich, funktioniert aber als einmal getroffene Übereinkunft genauso gut wie z. B. das Morse-Alphabet: Die Funk-Zeichen bedeuten international/weltweit gültig SOS. (selber morsen?) 7

8 Das bit und seine Vielfachen 8 bit = 1 Byte << 1 Zeichen Byte = 1 Kilobyte (KB) << 5,25"-Diskette (um 1985): 340 KB Kilobyte = 1 Megabyte (MB) << 3,5"-Diskette: 1,4 MB Megabyte = 1 Gigabyte (GB) Gigabyte = 1 Terabyte (TB)??? << Festplatte (um 1990): MB << CD-ROM: 650 MB << Festplatte (um 2000): 1-2 GB << DVD: 4,5 GB << Festplatte (um 2005): 80 GB 8

9 Inhaltsübersicht Codierung + Maßeinheiten Text + Speicherplatz 1 Buchstabe als Text 1 Textseite als Text Bild + Speicherplatz 1 Buchstabe als "Bild" 1 Textseite als "Bild" 9

10 Themenblock 2: Text + Speicherplatz Text 1 Buchstabe als Text Das "reine" Zeichen Textformatierungen 1 Textseite als Text Im-Nur-Text-Format Mit Formatierungen Im Vergleich Die DIN-A4-Seite 10

11 1 Buchstabe als Text: Das "reine" Zeichen Um die Tatsache zu codieren, daß es sich um den Großbuchstaben X handelt, werden 8 bit ( = 1 Byte) benötigt. Der ASCII-Code: - vom großen X lautet: der vom kleinen x: Nicht im ASCII-Code enthalten sind Formatierungsinformationen über z. B. Schriftart, Schriftgröße, Fettdruck, etc. Als Text... X... ist der Großbuchstabe X ein Zeichen. 11

12 1 Buchstabe als Text: Textformatierungen Formatierungsinformationen, z. B. über Schriftart, Schriftgröße, Fettdruck etc., sind nicht immer oder unbedingt an das einzelne Textzeichen gebunden. Zentrierung z. B. wirkt sich auf den ganzen Absatz aus. Der Beispielabsatz oben rechts könnte wie folgt codiert sein ("sichtbare" Textzeichen in schwarz, "verborgene" Formatierungsinformationen in orange): Dies ist ein zentrierter Beispielabsatz, in dem einige Buchstaben kursiv gesetzt und ein Wort unterstrichen sind. #Wähle Schriftart Arial, Größe 16, fett, sowie Absatzzentrierung#Dies ist ein zentrierter Beispielabsatz, in dem einige Buchstaben #jetzt Kursivdruck einschalten#kursiv #jetzt Kursivdruck ausschalten#gesetzt und ein Wort #jetzt Unterstreichung einschalten# unterstrichen #jetzt Unterstreichung ausschalten#sind. 12

13 1 Textseite als Text: Im Nur-Text-Format Die "Textseite" rechts besteht aus 40 Zeilen mit je 49-mal dem Buchstaben X" plus je einem Zeilensprung ( = Return-Zeichen) Die Seite umfaßt somit: 40 x 50 = Zeichen Abgespeichert (in Word) im Nur-Text-Format - also ohne jegliche Formatierungsinformation - ergeben sich: Byte //als "eigentlicher" Inhalt einer 4 KB Datei// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx 13

14 1 Textseite als Text: Mit Formatierungen Die gleiche Textseite - bestehend aus Zeichen - enthält außer dem "reinen Text" aber auch Information über: Zeichenformate: Schriftart, Schriftgröße, fett, kursiv,... Absatzformate: Blocksatz, Absatzränder, Zeilenabstand,... Seitenformate: Seitenränder, Querformat, Seitenzählung,... Abgespeichert als normale Word- Datei ergeben sich: Byte (rund 24 KB) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx 14

15 1 Textseite als Text: Im Vergleich Fazit: Im Nur-Text-Format ergibt sich eine ungefähre Entsprechung: Zeichen => Byte (2 KB) (1 Zeichen entspricht 1 Byte) Mit den Formatierungsinformationen jedoch kann je nach "Intensität" der Formatierungen und je nach verwendetem Textverarbeitungsprogramm ein Vielfaches an Speicherkapazität erforderlich sein; im Beispiel: Zeichen => Byte (24 KB) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx 15

16 1 Textseite als Text: Die DIN-A4-Seite Historischer Exkurs: Im Schreibmaschinenzeitalter wurde eine DIN-A4-Seite mit 30 bis 35 Zeilen zu je 60 bis 65 Anschlägen beschriftet; d. h. ebenfalls rund Zeichen entsprachen in etwa einer voll beschriebenen DIN-A4-Seite. 1 Seite <=> 2 KB 100 Seiten <=> 200 KB 500 Seiten <=> KB = 1,0 MB 700 Seiten <=> KB = 1,4 MB Auf eine normale Diskette mit 1,4 MB Speicherkapazität passen also im Nur- Text-Format rund 700 DIN-A4-Seiten. XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx 16

18 Themenblock 3: Bild + Speicherplatz Bild 1 "Buchstabe" als Bild mit unterschiedlichen Farbtiefen: Schwarz-Weiß 4 Graustufen 256 Farben Millionen von Farben Auflösung Farbtiefe und Auflösung 1 "Textseite" als Bild 18

19 1 Buchstabe als Bild: Schwarz-Weiß Für eine Darstellung in Schwarz-Weiß erfordert jeder einzelne Punkt: Als Bild... 1 bit 0 = weiß 1 = schwarz Somit braucht das ganze "grafische X": 56 x 1 bit = 56 bit => 7 Byte... ist der Buchstabe X ein Punkte-Raster mit je nach Auflösung unterschiedlich vielen Bildpunkten (Pixeln). Hier mit äußerst grober Auflösung: 7 x 8 = 56 Punkte 19

20 1 Buchstabe als Bild: Vier Graustufen Für eine Darstellung mit vier Graustufen erfordert jeder einzelne Punkt: Als Bild... 2 bit 00 = weiß 01 = hellgrau 10 = dunkelgrau 11 = schwarz... ist der Buchstabe X ein Punkte-Raster. Somit braucht das ganze "grafische X": 56 x 2 bit = 112 bit => 14 Byte Hier mit äußerst grober Auflösung: 7 x 8 = 56 Punkte 20

21 1 Buchstabe als Bild: 256 Farben Für eine Darstellung mit 256 verschiedenen Farben erfordert jeder einzelne Punkt: 8 bit = weiß = altweiß = blaugrün = blaugrün = schwarz Somit braucht das ganze "grafische X": 56 x 8 bit = 448 bit => 56 Byte Als Bild ist der Buchstabe X ein Punkte-Raster. Hier mit äußerst grober Auflösung: 7 x 8 = 56 Punkte 21

22 1 Buchstabe als Bild: Millionen von Farben Für eine Darstellung mit 16,7 Mio. Farben erfordert jeder einzelne Punkt: Als Bild bit = weiß = weiß = pink.a = pink.b = grau = schwarz Somit braucht das ganze "grafische X":... ist der Buchstabe X ein Punkte-Raster. Hier mit äußerst grober Auflösung: 7 x 8 = 56 Punkte 56 x 24 bit = bit => 168 Byte 22

23 1 Buchstabe als Bild: Auflösung Z. Zt. noch gängige Scanner und Drucker arbeiten mit Punktdichten (Auflösungen) von 300 bis 600 dpi. Die Auflösung des Beispielbildes... dpi := dots per inch := Punkte pro inch (1 inch = 2,56 cm) Da das Beispielbild im Ausdruck etwa 1 inch mal 1 inch mißt, wird es somit bei einer Auflösung von 300 dpi nicht aus 56, sondern aus 300 x 300 = Punkten bestehen. Jeder einzelne Punkt benötigt - wie beschrieben - je nach Farbtiefe unterschiedlich viele Bytes an Farbinformation. ist mit 7 x 8 = 56 Punkten natürlich extrem untypisch. 23

24 Farbtiefe & Auflösung Speicherbedarf 7 x 8 56 Punkte 72 dpi Punkte 300 dpi Punkte AUFLÖSUNG S/W (1 bit) 7 Byte 648 Byte Byte 11,3 KB 4 Graustufen (2 bit) 14 Byte Byte 1,3 KB Byte 22,5 KB 256 Farben (8 bit) 56 Byte Byte 5,2 KB Byte 90 KB 16,7 Mio. Farben (24 bit) 168 Byte Byte 15,5 KB Byte 270 KB FARBTIEFE 24

25 1 Textseite als Bild Die gleiche Seite mit Zeichen... benötigte in der "Text-Umgebung" im Nur-Text-Format: ~ 2 KB mit Formatierungen: ~ 24 KB benötigt im "Bild***-Modus" als Schwarz-Weiß-Bild: ~ 538 KB als Bild mit "Millionen von Farben": ~ 1,4 MB ***Gescannt wurde nicht DIN-A4, sondern nur der bedruckte Bereich = 15x21 cm XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXx 25

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 27