Hell-Dunkel-Pixel


Vor Beginn der Digitalisierung wurden Informationen mit Hilfe von Briefen, Telegrammen, Telefonaten, Zeitschriften, Büchern,... ausgetauscht. Im Zeitalter der Digitalisierung nutzen wir zunehmend digitale Endgeräte (Smartphone, Tablet, PC, IoT-Geräte,...). Die für uns wichtigste Schnittstelle zu den digitalen Endgeräten ist das Display.

Das denkbar einfachste Display ist ein schwarz-weiß-Display. Es besteht aus einzelnen Leuchtbereichen, welche eingeschaltet (hell) oder ausgeschaltet (dunkel) sind. Mit einem solchen einfachen Display kann man Informationen übermitteln. Zum Beispiel ein Gefühl ausdrücken:

oder einen Text ausgeben:

Ein einzelnes Rechteck in einem schwarz-weiß-Display, das hell oder dunkel sein kann, nennt man ein Pixel.

Das Wort "Pixel" ist ein Kunstwort, das aus dem umgangssprachlichen Plural des englischen Worts "picture" (picture → pic → pics → pix) und der ersten Silbe des englischen Worts "element" (element → el) gebildet wurde. Das Wort "Pixel" kann man mit "Bildelement" übersetzen.


Codierung eines Hell-Dunkel-Pixels

Ein Pixel kann hell oder dunkel sein. Damit ein Display eine bestimmte Information anzeigen kann, muss dem Computer die anzuzeigende Information übermittelt werden. Computer funktionieren mit elektrischem Strom. Um die Steuerung eines Computers zu vereinfachen, benutzt man nur zwei verschiedene Zustände:

  • Strom an
  • Strom aus

Diese beiden Zustände werden mit den Zahlen 1 und 0 beschrieben:

  • Strom an = 1
  • Strom aus = 0

Den Zustand eines Pixels im Display kann man mit 1 und 0 speichern:

  • wenn das Pixel hell sein soll, dann übermittelt man dem Display für das Pixel die Zahl 1
  • wenn das Pixel dunkel sein soll, dann übermittelt man dem Display für das Pixel die Zahl 0

Das Smiley-Pixel kann also wie folgt codiert werden:

Diese Folge von 1 und 0 kann man hintereinander aufschreiben:

Eine solche Folge von 1 und 0 kann man zum Beispiel über das Internet übertragen. Das Smartphone des/r Empfängers/in schickt die 1en und 0en an das Display und die Pixel mit einer 0 leuchten nicht, die Pixel mit einer 1 leuchten. Das Display zeigt dann wieder ein Smiley an.

Eine Folge von 1 und 0 enthält genau zwei verschiedene Zeichen. Das lateinische Wort für "zweimal" ist "bis", weswegen zur Beschreibung einer Zeichenfolge mit genau zwei Zeichen der Begriff "Binär-Code" gewählt wurde.

Binär-Code = Zeichenfolge mit genau zwei verschiedenen Zeichen, meistens die Zeichen "1" und "0".


Übung 1: Entcodierung eines Binärcodes

Ihnen wurde folgender Binär-Code übermittelt, der ein Bild eines 15x15-Displays codiert:

Sie sollen herausfinden, welche Information sich hinter dem Binärcode verbirgt.

Um die Aufgabe zu lösen, können Sie ein Blatt Papier nehmen und die angegebenen "1" und "0" in der richtigen Reihenfolge in ein Muster mit 225 Quadraten malen oder Sie können die folgende App nutzen.

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Übung 2: Pixel-Kunst

Setzen Sie in das Display einen Pixel-Text ihrer Wahl und setzen Sie danach in das Display ein Pixel-Bild ihrer Wahl.

  • Mit einer Google-Suche nach "Pixel Fonts" findet man Vorlagen für Pixel-Buchstaben und Pixel-Ziffern.
  • Mit einer Google-Suche nach "Pixel Icons" findet man Ideen für Pixel-Mini-Bilder.

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