• Praxismodul 7 - Programmieren und Problemlösen - ETH Zürich
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Agenda für heute, 15. Juni, 2006<strong>Praxismodul</strong> 7: Bildanalyse<strong>•</strong> <strong>Praxismodul</strong> 7<strong>•</strong> Dateiformate<strong>•</strong> RastergraphikformatProblemstellung:Programmiermethodik: SpiralmodellAnteil der Waldfläche auf der Luftaufnahmeeines GeländeausschnittesInkrementelles Vorgehen1. Bild einlesen, anzeigen, manipulieren2. Pixel, die Wald darstellen erkennen <strong>und</strong> zählen3. Angenäherte Lösung entwickeln (MC Methode)<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>2/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>Datenformate: Beispiele verschiedener Kategorien<strong>•</strong> <strong>Praxismodul</strong> 7<strong>•</strong> Dateiformate<strong>•</strong> RastergraphikformatTextASCIIUnicodeZahlenGrafikGanze ZahlenGleitkommazahlenRastergrafikVektorgrafikz.B. digitale BilderAnwendungenPraktisch keine Standards<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>3/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>
Text: ASCIIText: Unicode<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>7 Bits codieren TextzeichenZeichensatzgrösse = 2 7 = 128 ZeichenBinär01100010100000100001011101011101110110010011001011110011111001011000011110100Dezimal49326611711010010111511497116Textzeichen1LeerzeichenB<strong>und</strong>esratUnicode provides a unique number for every character,no matter what the platform,no matter what the program,no matter what the languagewww.unicode.org0000 0000 0101 11010000 0000 0011 0010Hexadezimal4/13 © Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong><strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong> 5/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>Binär5D32Textzeichen]2Unicode: Code chart, Controls and Basic LatinGanze Zahlen1 Byte (8 Bit) = Wertebereich 0..255<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>6/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>Dezimal- binäre Darstellung Dezimal- binäre Darstellungwert ohne Vorzeichen wert mit Vorzeichen0 0000 0000 -128 1 000 00001 0000 0001 -127 1 000 0001127 0111 1111 -1 1 111 1111128 1000 0000 0 0 000 0000254 1111 1110 1 0 000 0001255 1111 1111 127 0 111 1111<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>Wert7/13VorzeichenWert© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>
Gleitkommazahlen (floating point numbers)Wieso "gleitet" das Komma?Beispiel: 0.001250.00125 = 0.00125 x 10 0= 0.0125 x 10 -1= 0.125 x 10 -2Mantisse = 0.125 Exponent = –20 11000101 00000100001011101011101Gr<strong>und</strong>: Erlaubt die Darstellung sehr kleiner Zahlen auch wennfür die Mantisse wenig Bits zur Verfügung stehen(kleine Präzision).<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>8/13 © Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong><strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong> 9/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>Zwei gr<strong>und</strong>sätzliche Grafikformate<strong>•</strong> <strong>Praxismodul</strong> 7<strong>•</strong> Dateiformate<strong>•</strong> RastergraphikformatRastergrafik(aufgereihte Bildpunkte)Vektorgrafik(Linienzüge, Kurven)Qualitätsverlust bei Skalierung<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>10/13Skalierbar ohneQualitätseinbusse© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>
Prinzip der VektorgrafikPrinzip der RasterdatenListen mit Befehlen <strong>und</strong> Koordinaten geben einem Grafikprogramman, was wo wie zu zeichnen ist.Beispiel (PostScript Standard)Die Instruktionsfolge:newpath50 50 moveto50 70 lineto40 60 moveto60 60 lineto50 60 10 0 360 arcstrokeshowpage<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>Zeichnet einen Kreis mit Radius10 um ein Fadenkreuz am Punkt50, 60:600050Daten auf dem Bildschirm:11/13 © Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong><strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong> 12/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>Pixel0123102410251026Farberotrotblaugelb. . .grüngrünschwarz. . .Prinzip der RasterdatenDarzustellendeDaten (Pixel):0123rotrotblaugelb. . .Pixelfarbe codiert(Bsp.):012344114. . .türkis 3RGB-Komponenten der Farben:Code rot grün blau0 255 255 2551 0 0 2552 0 255 03 44 172 2124 255 0 0. . .102410251026grüngrünschwarz. . .1024 21025 2141026 0. . .. . .2552550<strong>Programmieren</strong> <strong>und</strong> <strong>Problemlösen</strong>13/13© Institut für Computational Science, <strong>ETH</strong> <strong>Zürich</strong>
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