Medientools (Subject) / Klausurvorbereitung (Lesson)

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• Erläutern Sie folgende Begriffe: Pixel (2 Punkte) Kunstwort aus Picture Elements Grundelement eines digitalen Bildes; beinhaltet Farbwert  
• Erläutern Sie folgenden Begriff: TIFF TIFF (1 Punkt) • Tagged Image File Format
• Erläutern Sie folgenden Begriff: JPEG JPEG ( 1 Punkt) • Joint Photographers Expert Group
• Erläutern Sie folgenden Begriff: GIF GIF (1 Punkt) • Graphics Interchange Format
• Erläutern Sie folgenden Begriff: PNG PNG(1 Punkt) • Portable Network Graphics Format
• Erläutern Sie folgenden Begriff: RAW RAW (1 Punkt) • Rohbildformat, so wie Bild vom Sensor geleifert wird Vorsicht: RAW ist keine Abkürzung! 
• 1.2 Qualität Was beeinflusst die Qualität eines nicht komprimierten Bildes? (2 Punkte) Anzahl der Pixel Anzahl der Farben Für beide gilt: je mehr, desto höher die Qualität des Bildes. 
• 1.3 Bildgröße Was beeinflusst die Größe eines nicht komprimierten Bildes? (2 Punkte) Anzahl der Pixel Anzahl der möglichen Farben Achtung: Das „möglich“ ist wichtig, da bei der Wahl der Farbtiefe die Anzahl der zu verwenden Bits festgelegt wird, egal ob sie alle Farben verwenden oder nur eine (siehe Kapitel 1.2).
• 1.4 Farbtiefe Was bedeutet die Angabe einer Farbtiefe von 36 Bit? (2 Punkte) Es können 236 Farben dargestellt werden.(Sie können gerne auch 68.719.476.736 Farben als Lösung hinschreiben, ist aber nicht nötig.) Damit stehen für jede Grundfarbe 12 Bit zur Verfügung. 
• 1.5 Bildkonvertierung Wie verändert sich ein Graustufenbild, wenn Sie es in ein RGB‐Bild konvertieren? (2 Punkte) Seine Erscheinung verändert sich gar nicht. Graustufen bleiben auch im RGB‐Farbraum grau. Die Dateigröße steigt rasant an, da Graustufen zur Codierung deutlich weniger Bits benötigen. Das genügt als Antwort, für die Interessierten: 8 Bit Graustufen gegenüber beispielsweise 24 Bit True Color bedeutet eine Verdreifachung der Datenmenge. 
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• 1.6 Farbmodelle Erläutern Sie die Unterschiede zwischen den Farbmodellen RGB und CMYK. (3 Punkte) RGB steht für Rot, Grün, Blau; CMYK steht für Cyan, Magenta, Gelb (Yellow) und der Key‐Color RGB ist ein additives Model, d.h. alle Farben zusammen ergeben Weiß; CMYK ist ein subtraktives Modell, d.h. alle Farben zusammen ergeben schwarz. RGB eignet sich für lichtemittierende Medien (Bildschirm, Beamer, TV); CMYK eignet sich für Printmedien 
• 1.7 Farbmodelle CMY gilt als komplementär zu RGB. Dennoch wird es in der Regel zu CMYK erweitert. Warum? (2 Punkte) CMY ergeben nur theoretisch Schwarz, in der Praxis sieht das Ergebnis eher nach einem schmutzigen sehr dunklen Graubraun aus. Die Key‐Color K ist ein reines Schwarz, welches hier ergänzend wirkt. Die Verwendung eines einzelnen Schwarztons für dunkle bis schwarze Stellen im Bild anstatt einer Mischung aller Farben ist drucktechnisch günstiger: Es muss weniger Tinte aufgetragen werden. So wellt sich das Papier nicht wegen der Feuchte der Tinte und zusätzlich werden Kosten gespart. 
• 1.8 Bildgröße Eine Photographie wird mit 1.200*1.600 Pixeln und einer Farbtiefe von 24 Bit aufgenommen. Um sie in einem handelsüblichen digitalen Bilderrahmen darstellen zu können wird sie auf 800*480 Pixel beschnitten. Die Farbtiefe bleibt unveränd Vorsicht: Mit Bildgröße wird in der Digitaltechnik nicht die räumliche Ausdehnung eines Bildes bezeichnet, sondern die Menge der Daten, die zu seiner Beschreibung verwendet werden. Diese hängen zum einen von der Anzahl der Pixel und zum anderen von der Farbtiefe ab. Die Antwort lautet also: Die Bildgröße beträgt 800 * 480 * 24 Bit Das reicht an dieser Stelle und Sie brauchen nicht weiter auszurechnen. Es geht ums Rechenprinzip, dass Sie mit dem Taschenrechner umgehen können glauben wir Ihnen. 
• 1.9 Bildgröße Ein Bild mit der physischen Ausdehnung 10*15 cm (das entspricht ca. 3,937 * 5,91 Zoll) und einer RGB‐Farbtiefe von 36 Bit hat eine Druckauflösung von 600 ppi. Wie wird die Bildgröße ermittelt? (2 Punkte) Wieder Vorsicht: Zum Begriff Bildgröße gilt das in 3.8 Gesagte. Die Anzahl der Pixel muss hier erst ermittelt werden indem sie physische Ausdehnung (10*15cm) in die Maßeinheit Zoll umgerechnet und anschließend mit der physischen Auflösung ppi multipliziert wird. Die Antwort lautet also: • Die Bildgröße beträgt (3,937 Zoll * 600ppi) * (5,91 Zoll * 600 ppi) * 36 Bit Auch hier müssen Sie nicht weiterrechnen. 
• 1.10 Photoshop Was ist gerade in Photoshop passiert? (2 Punkte) "Der Befehl Kopieren konnte nciht verwendet werden, da der ausgewählte Bereich leer ist. Es wird gerade ein Bild mit verschiedenen Ebenen bearbeitet. Der Anwender hat eine Auswahl definiert, die scheinbar ein Fenster umfasst. Allerdings enthält die aktive Ebene („Sonne“ ‐ markiert im Ebenen‐Fenster) keine Bilddaten. Dies wird durch das Karo‐Muster im Ebenenfenster deutlich. Die Auswahl ist daher in Wirklichkeit leer. 
• 1.11 Dateiformate Folgende Abbildungen zeigen die gleiche Szenerie mit den Dateiformaten GIF und JPEG abgespeichert. Die Kompression ist in beiden Fälle so hoch eingestellt, dass typische Fehler auftreten. Welche der Abbildungen wurde wie abgespeich • _________JPEG_________________ ______________GIF_____________ Die Qualitätseinbußen sind typisch: Durch den hohen Kompressionsgrad entstehen bei JPEG an klaren Kanten Artefakte, hier besonders deutlich links an der Silhouette des Engels zu erkennen. GIF nutzt eine starke Reduzierung der Farbtiefe, so dass bei Farbverläufen Treppeneffekt entstehen, hier sehr gut am Himmel zu erkennen. 
• 1.12 Dateiformate Sie möchten für die Titelleiste einer Internetseite ein Textelement als Graphik abspeichern. Welches Format nutzen Sie? (1 Punkt) • GIF Hintergrund: GIF eignet sich gut, um Bilder mit wenigen Farben und harten Kanten abzuspeichern. Diese Kriterien sind typischerweise bei Schriften erfüllt. 
• 1.13 Verschlusszeiten Folgende Photographien wurden mit Verschlusszeiten von einer 1000stel bzw. einer 10tel Sekunde aufgenommen. Ordnen Sie die Verschlusszeiten zu: (1 Punkt) • ______1000stel Sekunde __________ _________10tel Sekunde _______ Sie können die Verschlusszeit zumindest ungefähr recht einfach einschätzen, wenn Sie die Bilder genau betrachten: Auf dem linken Bild ist sehr viel Bewegung: Die Wasserfontäne, daneben das spritzende Wasser, dahinter die Feuersäule. Alle drei Elemente sind mit schneller Bewegung verbunden und dennoch nicht verwischt aufgenommen. D.h. das Bild wurde mit einer sehr kurzen Verschlusszeit aufgenommen. Auf dem rechten Bild ist eine ägyptische Grabkammer zu sehen. Deutlich zu erkennen sind die ungünstigen Lichtverhältnisse: Wo wenig Licht ist, benötigen wir lange Verschlusszeiten. Das Bild muss also mit einer sehr langen Verschlusszeit aufgenommen worden sein. 
• 1.14 Brennweiten Für eine Spiegelreflexkamera im Kleinbildformat haben Sie drei Objektive mit den Brennweiten 28mm, 45mm und 120mm. Wie nennt man diese Objektive? (3 Punkte) 28mm – Objektiv: ________________________________ 45mm – Objektiv: _____ 28mm – Objektiv: Weitwinkelobjektiv 45mm – Objektiv: Normalobjektiv 200mm – Objektiv: Teleobjektiv 
• 1.15 Objektive Wie können Objektivbrennweiten für Kameras mit verschiedenen Sensorgrößen vergleichbar gemacht werden? (2 Punkte) Angabe des äquivalenten Kleinbildformats Angabe des Bildwinkels 
• 1.16 Kameratechnik Folgende Aufnahme ist gründlich misslungen, da die Umgebung zu dunkel ist. Bei Einsatz von zusätzlichen Lichtquellen oder Blitzlicht würde allerdings die Farbgebung verlorengehen. Welche Möglichkeiten haben Sie, um eine brauchbare Verlängerung der Verschlusszeit. Öffnung der Blende 
• 1.17 Sensorchip Sie haben eine Kamera mit einem Sensorchip der Größe 22,5*15mm und ein starkes Weitwinkelobjektiv mit der Brennweite 17mm. Wie groß ist der Bildwinkel? (2 Punkte) Auch bei dieser Aufgabe müssen Sie nicht das konkrete Ergebnis ausrechnen, aber zeigen, wie man dorthin kommt. Dazu benötigen Sie zunächst den Sensordurchmesser: • Der Chip hat einen Durchmesser von  d = √22,5mm2 + 15mm2 Diesen brauchen Sie nicht auszurechnen, nehmen sie im Folgenden einfach die Variable d für die Berechnung des Winkels: • Damit ergibt sich für den Bildwinkel: alpha 2 * · arctan (d / (2 * 17 mm) ) Im Prinzip reicht für die volle Punktzahl also einfach das Ausfüllen der entsprechenden Formel. 
• 1.18 Blende Die folgenden Aufnahmen wurden mit den Blendenzahlen 1:1,4, 1:5,6 und 1:11 gemacht. Welche Aufnahme wurde mit welcher Blende gemacht? (unterbelichtet, normal, überbelichtet) Folgende Blendenzahlen wurden verwendet: __________ __________ __________ • ___1:11____ ____1:5,6__ ___1:1,4___ 
• 2 Audio 2.1 Frequenzanalyse Folgende Abbildungen zeigen die Wellenform zweier Töne. Welcher Ton ist höher und welcher lauter? ___ lauter _X_ ___ höher _ X _ Je größer der Ausschlag der Wellen, also die Amplitude, desto lauter der Ton. Je häufiger ein Ausschlag, also je größer die Frequenz, desto höher der Ton. 
• 2.2 Klangbeispiel Folgende Abbildung zeigt die Frequenzen zweier Klangbeispiele. Es spricht einmal ein Mann und einmal ein Kind die Begrüßung „Guten Tag“. Wer spricht wann? (2 Punkte) • __________Mann________               __________Kind_________________ Betrachten Sie das Frequenzspektrum: Die zweite Begrüßung hat im Gegensatz zur ersten deutlich weniger Anteile unter 300 Hz, dafür aber wesentlich mehr über 1 kHz, sie muss also von einer höheren Stimme gesprochen worden sein. 
• 2.3 Digitalisierung Sie wollen eine Sammlung von Geräuschen aufnehmen. Die Geräusche haben folgende Ausprägung: Geräusch 1: 30‐45 dB; 700 Hz – 2 kHz Geräusch 2: 38‐72 dB; 1,4 kHz – 12.000 Hz Geräusch 3: 12‐40 dB; 50 Hz – 1.700 • Die Abtastrate muss mindestens 24.000 Hz betragen. (Oder: Die Abtastrate muss größer als 24 kHz sein.) Vorsicht: hier sind ein paar Gemeinheiten eingebaut: Die minimale Abtastrate richtet sich ausschließlich nach der höchsten vorkommenden Frequenz der Geräusche, in diesem Fall sind das die 12.000 Hz, bzw. 12 kHz von Geräusch 2. Die minimale Abtastfrequenz muss min. doppelt so groß sein, also 24.000Hz (Nyquist). Lassen Sie sich nicht durch die irreführende Verwendung von Hz und kHz beirren: 1 kHz = 1.000 Hz. Lassen Sie sich auch nicht durch die Angabe der Lautstärke beirren. Die ist für die Frage völlig irrelevant. 
• 2.4 Digitalisierung Der Mensch hört Töne zwischen 20Hz und 20 kHz. Wie groß muss die Abtastrate mindestens sein, damit alle wahrnehmbaren Töne codiert werden können? (1 Punkt) • Die Abtastrate muss größer als 40kHz sein. Vorsicht: häufig wird mindestens statt größer angegeben. Das reicht nicht aus. Zum Vergleich: Audio‐ CDs haben eine Abtastrate von 44.1 kHz. 
• 2.5 Dateien Eine Wave‐Datei besteht aus einem Kopf und einem Rumpf. Im Kopf werden die Informationen abgelegt, die einem Abspielgerät mitteilen, wie die Audiodaten im Rumpf codiert wurden. MP3‐ Dateien haben keinen einzelnen Kopf, sonder Netzwerkausfälle und Übertragungsfehler können kompensiert werden Ein Hörer kann sich in einen Broadcast‐Stream zuschalten, z.B. beim Internetradio Redundanzen dienen üblicherweise der Datensicherheit. Gerade bei der Übertragung in Netzwerken sind Redundanzen (z.B. in minimaler Form als Prüfsummen) wichtig. Internet‐Radios broadcasten ihre Inhalte, d.h. sie senden einen Stream ins Internet, der keinen dedizierten Anfang hat. Zuhörer müssen sich quasi einklinken. Um die notwendigen Informationen zu decodierend es Streams zu erhalten müssen diese Informationen regelmäßig gesendet werden. Nur dann können neue Hörer zuschalten. 
• 2.6 Stereo Welches Phänomen nutzt das Joint Stereo Coding aus? (1 Punkt) • Das Joint Stereo Coding von MP3 nutzt aus, dass die zwei Stereokanäle nur marginale Unterschiede haben. Es wird daher nur ein Kanal voll codiert. Vom zweiten Kanal wird nur die Differenz zum ersten codiert. Die Codierung von Differenzen ist in den meisten Fällen weit weniger ressourcenintensiv als die vollständige Codierung eines Signals. Dieses Phänomen wird nicht nur im Audiobereich, sondern in fast allen Medien genutzt. 
• 3 Video 3.1 Begriffe Codec ( 1 Punkt) • Kunstwort aus Compression / Decompression 
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• MPEG (1 Punkt) • Moving Pictures Expert Group
• P‐Frame (1 Punkt) • Predicted Frame: Aus den Veränderungen zu einem Vorgängerbld berechnetes Einzelbild eines Videostroms. 
• B‐Frame (1 Punkt) • Bidirectionally Predicted Frame: Aus den Veränderungen gegenüber einem Vorgänger‐ und Nachfolgebildes berechnetes Einzelbild eines Videostroms. 
• I‐Frame (1 Punkt) • Intra Coded Frame: Vollständig in JPEG codiertes Einzelbild eines Videostroms. 
• 3.2 Codierung Sie haben einen alten Super‐8 Analogfilm von 15 min Länge im Familienarchiv gefunden und möchten ihn nun digitalisieren. Da die Qualität des Film sowieso sehr begrenzt ist, reicht Ihnen eine Auflösung von 320*240px. Die Farbtiefe • Die Datei hat eine Größe von FS = (320px * 240px * 25fps * 1 Byte *900s) Vorsicht: es werden hier 15 min Dauer und 25 fps, also Frames pro Sekunde angegeben. Achten Sie darauf, dass Sie bei der gleichen Einheit landen: entweder Sekunden oder Minuten. Ton können wir hier übrigens vernachlässigen: Super‐8 ist stumm. 
• 3.3 Digitales Video Die folgende Abbildung zeigt ein Video oder TV‐Bild mit einer Bildstörung. Erläutern Sie die Störung. (4 Punkte) (normale Bilder, Balken, schwarz, normales Bild) Es handelt sich um ein digitales Video. Die Kodierung entspricht entweder dem H.263 oder dem MPEG‐Standard. Der Fehler tritt auf, als gerade P‐Frames angezeigt werden Beim ersten auftretenden I‐Frame wird das Bild wieder vollständig angezeigt Diese Art von Störung ist typisch für digitales Video oder Fernsehen. Im alten analogen TV trat bei Störungen ein Verrauschen des Bildes auf. Beim digitalen Video aber bricht das Bild recht schnell komplett zusammen, da die Vorhersagen der P‐Frames ins Leere laufen. Das Bild kann erst wieder angezeigt werden, wenn ein I‐Frame kommt. Dieser stellt ja eine vollständige Kodierung des Bildes in JPEG dar. 

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