digital.learning.lab Logodigital.learning.lab Logo
  • Home
  • Login
  • Was ist das dll?
  • Kontakt
  • Newsletter

Unterrichtsbaustein - Informationen

    • Informatik
  • Stufe 8 - 9
  • 2 Doppelstunden (evtl. in Kombination mit dem Baustein „Wie funktionieren Sprachnachrichten?“)
    • Gymnasium
    • Stadtteilschule
  • Hamburg
  • CC BY-NC-SA
  • Einstieg
  • Details
  • Hinweise & Links
  • Material
  • Tools
Datenkompression am Beispiel Bild und Ton
Mit anderen teilen
Zum Merkzettel hinzufügen
Unterrichtsbaustein

Datenkompression am Beispiel Bild und Ton

In diesem Bsp. werden Audio- und Bild-Daten aufgezeichnet, importiert, exportiert & Merkmale von Dateiformaten/ Datenkompression analysiert.

  • Hauke Morisse
  • Behörde für Schule und Berufsbildung Hamburg
  • Torsten Otto
Logo BSB
12. September 2018

Einstieg

Ziele
  • Die Schülerinnen und Schüler erkennen Funktionsweisen und grundlegende informatische Prinzipien der Digitalisierung und Datenverarbeitung. Sie unterscheiden verlustfreie und verlustbehaftete Kodierungsverfahren und können Konzepte der Datenkompression benennen. Sie nutzen digitale Werkzeuge zur Analyse verschiedener Ton- und Bild-Dateiformate.
Fachkompetenzen
  • Die Schülerinnen und Schüler können beschreiben, wie die Kompression / Komprimierung verschiedener Datentypen grundsätzlich funktioniert. Sie verwenden die Fachbegriffe “verlustfrei” und “verlustbehaftet” sowie “Kodierung” und “Komprimierung” korrekt. Eine Datenreduktion durch Entfernung von Redundanzen wird vernetzt an verschiedenen Multimedia-Formaten als allgemeines Konzept der Informatik verstanden.
Kompetenzen in der Digitalen Welt
  • 5. Problemlösen & Handeln
Detaillierte Teilkompetenzbeschreibungen
  • 5.2 Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen
  • 5.4 Digitale Werkzeuge und Medien zum Lernen, Arbeiten und Problemlösen nutzen
  • 5.5 Funktionsweisen erkennen und formulieren
Medienausstattung
  • Es wird eine 1:2 Ausstattung empfohlen (Laptop, Rechner / Computerraum/Smartphone, Tablet).

Details

Informationen zum Unterrichtsgegenstand
Datenkompression findet grundsätzlich immer bei der Kodierung von digitalen Daten statt, ob bei ausführbaren Dateien oder Multimedia. Dabei ist die verlusfreie Kompression / Komprimierung in Form der Reduktion von Redundanzen zu unterscheiden von der verlustbehafteten Kompression / Komprimierung, bei der Informationen verloren gehen und dadurch eine Datenreduktion durchgeführt wird. Es gibt verschiedene Algorithmen zur Datenkompression, die unterschiedliche Strategien und informatische Konzepte verwendet, beispielsweise die Substitution wiederkehrender Muster oder die Zusammenfassung oder Vorhersage sich wiederholender Strukturen. Bei der Datenkompression von Ton- und Bild-Dateien gibt es strukturelle Ähnlichkeiten, die sich beispielsweise in der Physiologie des Menschen begründen aber auch in der Arbeitsweise informatischer Systeme. So kann die Abtastrate bei der Audio-Verarbeitung auf den menschlich hörbaren Frequenzbereich reduziert werden oder die Auflösung eines Bildes auf die menschlich sichtbare Genauigkeit reduziert werden, aber auch Filter angewendet werden, die für Menschen nicht so relevante Daten aus einer Datei entfernen.
Beschreibung des Unterrichtsbausteins
Die Schülerinnen und Schüler erstellen eigene Audio- bzw. Bild-Daten, die sie anschließend in verschiedenen Dateiformaten abspeichern und analysieren. Zur Reduktion des Datenvolumens werden verschiedene grundlegende Attribute angepasst, so die Abtastrate bei Audio-Dateien oder die Auflösung bei Bild-Dateien. Abschließend werden beide Dateiformate miteinander verglichen und mögliche allgemeine Strategien zur Datenkompression diskutiert.
Bildungsplanbezug
Prozesse analysieren und modellieren
Information strukturieren und präsentieren
Möglichkeiten der Differenzierung / Individualisierung
Erweiterung auf Video-Formate möglich, auch bei der Auswahl und Diskussion der Kompressionsalgorithmen können diese vertieft werden bzw. selbst implementiert werden (z.B. Hausaufgabe).

Material

    • Transparenter Verlauf.pdf
    • Transparenter Verlauf.docx
    • Infotext_Video.pdf
    • Infotext_Video.docx
    • Infotext_Bild.pdf
    • Infotext_Bild.docx
    • Infotext_Audio.pdf
    • Infotext_Audio.docx
    • Arbeitsblatt_Video.pdf
    • Arbeitsblatt_Video.docx
    • Arbeitsblatt_Bild.pdf
    • Arbeitsblatt_Bild.docx
    • Arbeitsblatt_Audio.pdf
    • Arbeitsblatt_Audio.docx
  • Hinweise & Links

    Hinweise
    Vertiefungen bzw. fachübergreifende Projektarbeit mit dem Musik- oder Physikunterricht möglich. Auch im Informatikunterricht als Einstieg in ein projektorientiertes Unterrichtsvorhaben geeignet. Je nach Vorerfahrung 3 Stunden statt einer Doppelstunde nötig.
    Weiterführende Literatur und Links
    • Digitalsignal (Wikipedia)
    • Akustik mit Audacity

    Tools

    Vorschaubild Audacity
    Tool
    Audacity
    Mit Audacity ist es möglich, Audiodateien zu bearbeiten und zu …
    Vorschaubild Gimp
    Tool
    Gimp
    Ein kostenfreies Bildbearbeitungs- und Zeichenprogramm.
    Vorschaubild Handbrake
    Tool
    Handbrake
    Ein Tool zum Konvertieren von Video- und Audiodateien.
    Vorschaubild Moodle
    Tool
    Moodle
    Moodle ist ein freies Kursmanagementsystem und Lehrplattform.

    Für Sie vorgeschlagene Inhalte zur Unterrichtsgestaltung

    Vorschaubild LUMI - H5P Authoring Tool / Autorenwerkzeug
    Tool
    LUMI - H5P Authoring Tool / Autorenwerkzeug
    Mit dem Autorenwerkzeug LUMI können H5P (Lern-)Inhalte erstellt…
    Vorschaubild QRCode Monkey
    Tool
    QRCode Monkey
    Es können QR Codes erstellt werden.
    Vorschaubild QuestionWell
    Tool
    QuestionWell
    QuestionWell ist ein KI-basiertes Tool, das Fragen zu hochgelad…
    Vorschaubild Relationale Datenbanken modellieren am Praxisbeispiel „Webshop“
    Unterrichtsbaustein
    Relationale Datenbanken modellieren am Praxisbeis…
    Ein Strukturelement in einer vernetzten Welt ist die Datenbank.…
    Vorschaubild Schutz vor Identitätsdiebstahl am Beispiel Phishing-Mail
    Unterrichtsbaustein
    Schutz vor Identitätsdiebstahl am Beispiel Phishi…
    Was bedeutet digitale Identität und wie kann ich mich technisch…
    Vorschaubild Urheberrecht und Blogs erstellen
    Unterrichtsbaustein
    Urheberrecht und Blogs erstellen
    Wie funktioniert ein Blog und worauf muss ich achten, wenn ich …
    Vorschaubild Wie funktionieren Sprachnachrichten?
    Unterrichtsbaustein
    Wie funktionieren Sprachnachrichten?
    In diesem kurzen Unterrichtsvorhaben werden Audiodateien aufgez…
    JHS-Logo
    TUHH-Logo
    BSB-Logo
    JHS-Logo
    ImpressumNutzungsbedingungenDatenschutz

    Weitere Informationen im Newsletter
    oder auf unseren Social-Media-Kanälen:

    Twitter LogoYouTube Logo
    Ausgezeichnet mit dem
    Comenius EduMedia Siegel
    Diese Plattform ist lizensiert unter der
    GNU General Public License v3.0
    Inhalte der Seite stehen unter CC BY-SA 4.0 Lizenz, wenn nicht anders angegeben:
    Creative Commons Lizenzvertrag
    Merkzettel

    Diese Webseite verwendet nur erforderliche Cookies.

    Um Ihnen ein optimales Nutzungserlebnis zu bieten, setzen wir Cookies und ähnliche Technologien ein. Wir verwenden nur erforderliche Cookies. Diese Cookies stellen die Kernfunktionen der Webseite sicher und können nicht ausgeschaltet werden. Mit einem Klick auf „Verstanden“ akzeptieren Sie die Verarbeitung Ihrer Daten.

    Weitere Informationen finden Sie im Impressum und in unseren Datenschutzhinweisen.