Diese Aktivität ist von CS Unplugged inspiriert.
Bild: CS Unplugged
Computer speichern Bilder als Zahlenfolgen. Jeder Bildpunkt wird durch einen Zahlenwert dargestellt. In dieser Aktivität namens Pixel Art erlebst du (vereinfacht), wie digitale Bilddarstellung funktioniert, ganz ohne Computer.
1. Zeichne ein einfaches Bild (z.B. ein Herz, einen Buchstaben) auf ein 8×8-Rasterblatt (nur schwarz/weiss).
2. Entwickle eine Methode, um dein Bild als Zahlenfolge zu beschreiben, sodass eine andere Person das Bild allein anhand der Zahlen rekonstruieren kann.
3. Tausche deine Zahlenfolge mit jemandem aus deiner Lerngruppe und versuche, deren Bild zu rekonstruieren.
Zum Überlegen
Welche Methode hast du gewählt, um dein Bild zu codieren? – Hat es funktioniert?
Zwei gängige Methoden sind:
Methode A – Pixelliste: Jedes Feld einzeln aufschreiben (0 = weiss, 1 = schwarz). Zeile 1 wäre z.B. `0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1`.
Vorteil: Einfach zu verstehen.
Nachteil: Sehr lange Listen.
Methode B – Run-Length Encoding: Nur die Länge der zusammenhängenden Abschnitte notieren, abwechselnd weiss/schwarz. Dieselbe Zeile wird zu `2, 3, 3, 2`.
Vorteil: Viel kompakter.
Nachteil: Man muss die Startfarbe kennen und genau zählen.
Beide Methoden sind «richtig» — sie zeigen aber unterschiedliche Abwägungen zwischen Einfachheit und Effizienz, wie sie auch in der Informatik zentral sind.
Was passiert, wenn deine Codierung einen Fehler enthält? – Was hat das mit Bugs in der Programmierung zu tun?
Schon ein falsch gezähltes Feld verschiebt das gesamte Bild. Genau wie ein kleiner Fehler in einem Programm zu unerwartetem Verhalten führt. Bei Run-Length Encoding ist ein Fehler besonders gravierend, weil alle folgenden Abschnitte verschoben werden.
Welche DSCT-Dimensionen werden in dieser Aufgabe angeschnitten?
«Relevante Daten erheben, strukturieren und darstellen» (Bild als Zahlenfolge codieren/decodieren), «Algorithmen und/oder Funktionen verstehen» (eine Codierungsmethode systematisch anwenden) und «Digitale Lösungen evaluieren» (Fehler erkennen, Methoden vergleichen).
Das Wichtigste in Kürze
Pixel Art zeigt auf einfache Weise, wie Computer Bilder als Daten speichern. Schon bei dieser einfachen Aufgabe wird sichtbar, dass es verschiedene Lösungswege gibt und dass die Wahl zwischen Einfachheit und Effizienz eine zentrale informatische Entscheidung ist.