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branch-coexist: 3 neue decks 223015b-2026 / 223015c-2026 / dhbw-2026 daneben main

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per user-request einen branch der main-content UND rewrite-content trägt — saubere separierung statt symlink/merge-conflict.

struktur:
- slides/<course>/ → main-content restored, eigene assets (kein new-demo-leak)
- slides/<course>-2026/ → rewrite-content, eigene assets (komplett kopiert + new demos)

Makefile: COURSES += 223015b-2026 223015c-2026 dhbw-2026 mit eigenen NAME/KAPITEL/DEPLOY/KLAUSUR-konfig. Klausur für b+c=1, dhbw=leer. Deploy-paths /hdm/223015b-2026 etc.

make build durchlaufen für alle 6 decks, 0 fehler.

dedup: 223015c+dhbw assets identisch in beiden ordnern (kein neu-demos auf b ergänzt). 223015b 86 → 120 files in -2026 (= +34 neue eroeffner/usb-c-drei-achsen/container-vs-codec/etc).
This commit is contained in:
libretech committed 2026-05-14 21:54:15 +02:00
1 parent 6209f9f3a0
commit 351e3dfc23
467 files changed
+32391 -4701
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

No files matched your search

slides/223015b-2026/00-intro.md
+192
View File
@@ -0,0 +1,192 @@
---
marp: true
theme: gaia
paginate: true
backgroundColor: #fff
header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026"
title: Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
---
<style>
:root {
--color-foreground: #1a1a2e;
--color-highlight: #1e5f8a;
--color-dimmed: #4a4a6a;
}
section.invert {
--color-foreground: #fff;
}
section {
font-size: 1.7rem;
}
h1 {
color: #1e5f8a;
}
section.invert h1 {
color: #fff;
}
h2 {
color: #1f2937;
}
pre {
background: #0f0f23;
color: #5fb3e4;
border-radius: 8px;
border-left: 3px solid #1e5f8a;
}
pre code {
background: transparent;
color: inherit;
}
code {
background: #0f0f23;
padding: 0.15em 0.4em;
border-radius: 4px;
font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, Consolas, monospace;
}
section code:not(.hljs) { color: #5fb3e4 !important; }
section code.hljs { color: #f8f8f8 !important; }
a {
color: var(--color-highlight);
}
section.klausur {
background: repeating-linear-gradient(
135deg,
#e3f2fd,
#e3f2fd 40px,
#fff 40px,
#fff 80px
) !important;
}
@media print {
section.klausur {
background: #e3f2fd !important;
}
}
section.aufgabe {
background: #e3f2fd !important;
}
section.aufgabe footer {
display: none;
}
</style>
<!-- _class: invert -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _backgroundColor: #000 -->
![bg cover opacity:0.2](./assets/radek-grzybowski-eBRTYyjwpRY-unsplash.jpg)
# Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
**223015b** · Modul "Technik 1" · 1. Semester
Digital- und Medienwirtschaft
Hochschule der Medien Stuttgart
**Sommersemester 2026**
[https://librete.ch/hdm/223015b/](https://librete.ch/hdm/223015b/)
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/qrcode-0.svg)
---
<!-- _class: lead -->
# Herzlich willkommen!
## Einführung
---
# Über mich
**Michael Werner Czechowski**
- Systems and Platform Engineer
- Schwerpunkte:
- Web-Technologien, Barriere-Armut, Systemarchitektur, Open Source
- Hintergrund:
- Philosophie (Uni Stuttgart)
- Wirtschaftsinformatik (Leibniz-FH Hannover)
- Kontakt: lb-czechowski@hdm-stuttgart.de
---
# Warum dieses Modul?
**Digitale Medien sind überall.**
* Warum enthalten Fotos oft Informationen über den Aufnahmeort?
* Warum lassen sich gelöschte Dateien wiederherstellen?
* Warum benötigt eine Minute 4K-Video unkomprimiert 45 GB Speicher?
* Warum zeigt eine "1 TB"-Festplatte nur 931 GB an?
* Warum ist USB-C nicht gleich USB-C?
* Ziel: **→ Mitreden können!**
<!--
1. EXIF (Exchangeable Image File Format)-Metadaten speichern GPS-Koordinaten, Kameramodell und Zeitstempel automatisch. Die meisten wissen nicht, dass diese Daten beim Versenden mitgeschickt werden. → Kapitel 4: Metadaten
2. Beim Löschen wird nur der Verzeichniseintrag im Dateisystem entfernt, nicht die Daten selbst. Die Bits bleiben auf dem Datenträger, bis sie überschrieben werden. → Kapitel 3: Dateisysteme
3. 3840 × 2160 Pixel × 3 Byte (RGB) × 30 Bilder/Sek × 60 Sek = ~45 GB. Codecs wie H.264/H.265 komprimieren um Faktor 100+. → Kapitel 1+2: Kompression
4. Hersteller rechnen dezimal (1 TB = 10¹² Bytes), Betriebssysteme binär (1 TiB = 2⁴⁰ Bytes). Die Differenz beträgt bei Terabyte bereits ~10%. → Kapitel 1: Dateneinheiten
5. USB-C ist nur die Steckerform. Dahinter können USB 2.0 (480 Mbit/s), USB 3.2 (20 Gbit/s) oder Thunderbolt 4 (40 Gbit/s) laufen — gleiches Kabel, völlig unterschiedliche Leistung. → Kapitel 3: Schnittstellen
-->
---
# Kurze Umfrage
**Bitte Hand heben:**
* Wer kennt den Unterschied zwischen analog und digital?
* Wer hat schon mal eine Datei von einem Format in ein anderes konvertiert?
* Wer hat schon mal Metadaten aus einem Foto entfernt?
* Wer hat schon mal ein Backup verloren?
* Wer hat schon mal ein Backup wiederhergestellt?
<!--
Niveau der Gruppe einschätzen
Keine falschen Antworten
Zeigt, wo wir starten
API = Application Programming Interface
-->
---
# Kursübersicht
**Kapitel:**
* 1. **Grundlagen**, Text & Audio (Bits, Bytes, Zeichenkodierung, MP3)
* 2. Bild- & Video-**Kompression** (JPEG, PNG, H.264/H.265)
* 3. **Speichermedien** & **Schnittstellen** (HDD, SSD, USB, Thunderbolt)
* 4. **Distribution** und Verteilung (Streaming, REST, Cloud)
* Vertiefung & offene Fragen
---
<!-- _class: klausur -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #e3f2fd -->
# Prüfungsleistung
**Nach aktuellem Kenntnisstand:**
* 90 min insg. (Technik 1)
* Schriftliche Klausur (digital)
* Teils offene Fragen
* Kein Coding/Programmieren
* **Prüfungsrelevante Folien:**
- Gestreift oder Vollton (PDF) markiert
slides/223015b-2026/01-daten-grundlagen.md
+935
View File
@@ -0,0 +1,935 @@
---
marp: true
theme: gaia
paginate: true
backgroundColor: #fff
header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026"
title: Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
---
<style>
@import url('https://fonts.googleapis.com/css2?family=Noto+Sans+JP:wght@400;700&family=Noto+Sans+SC:wght@400;700&display=swap');
:root {
--color-foreground: #1a1a2e;
--color-highlight: #1e5f8a;
--color-dimmed: #4a4a6a;
}
section.invert {
--color-foreground: #fff;
}
section {
font-size: 1.7rem;
font-family: system-ui, -apple-system, "Segoe UI", Roboto, "Noto Sans JP", "Noto Sans SC", "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", sans-serif;
}
h1 {
color: #1e5f8a;
}
section.invert h1 {
color: #fff;
}
h2 {
color: #1f2937;
}
pre {
background: #0f0f23;
color: #5fb3e4;
border-radius: 8px;
border-left: 3px solid #1e5f8a;
}
pre code {
background: transparent;
color: inherit;
}
code {
background: #0f0f23;
padding: 0.15em 0.4em;
border-radius: 4px;
font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, Consolas, "Noto Sans JP", "Noto Sans SC", "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", monospace;
}
section code:not(.hljs) { color: #5fb3e4 !important; }
section code.hljs { color: #f8f8f8 !important; }
a {
color: var(--color-highlight);
}
section.klausur {
background: repeating-linear-gradient(
135deg,
#e3f2fd,
#e3f2fd 40px,
#fff 40px,
#fff 80px
) !important;
}
@media print {
section.klausur {
background: #e3f2fd !important;
}
}
section.aufgabe {
background: #e3f2fd !important;
}
section.aufgabe footer {
display: none;
}
section.erklaerung :not(header),
section.erklaerung :not(footer)
{
font-size: 1.1rem;
}
section.erklaerung h1 {
font-size: 1.5rem;
color: #1e5f8a;
margin-bottom: 0.3rem;
}
section.erklaerung ul,
section.erklaerung ol {
font-size: 1.0rem;
line-height: 1.4;
}
section.erklaerung p {
font-size: 1.0rem;
line-height: 1.4;
}
section.erklaerung table {
font-size: 0.9rem;
}
</style>
<!-- _class: invert -->
<!-- _header: '' -->
<!-- _backgroundColor: #000 -->
![bg cover opacity:0.2](./assets/radek-grzybowski-eBRTYyjwpRY-unsplash.jpg)
# Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
**223015b** · Modul "Technik 1" · 1. Semester
Digital- und Medienwirtschaft
Hochschule der Medien Stuttgart
[https://librete.ch/hdm/223015b/](https://librete.ch/hdm/223015b/)
---
![bg fit](./assets/qrcode-1.svg)
---
<!-- _class: lead -->
# Kapitel 1
## Daten-Grundlagen + Vom Signal zum Byte
<!--
Eine Stunde, eine Frage: *Was steckt in einer Datei — und wie kommt es da rein?*
Roter Faden:
1. Foto, Sprachnachricht, PDF — drei vertraute Dinge, alle haben dasselbe Innenleben
2. Hex-Editor auf — Zahlen, nichts als Zahlen
3. Wie man die Zahlen liest (Bit/Byte/Hex als drei Schreibweisen)
4. Was die Zahlen bedeuten (ASCII → Unicode → Magic Numbers)
5. PIVOT — aber wie kommen die Zahlen überhaupt rein?
6. Sampling + Quantisierung — zwei Schritte, die jedes Signal digitalisieren
7. Nyquist als Begründung für 44,1 kHz
8. Aliasing als „was schiefgehen kann" — Audio-Knack und Moiré als gleiches Phänomen
Das Kapitel hat zwei Strangs, die sich an der Mitte (= Byte) treffen.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Was steckt eigentlich in einer Datei?
<!--
Beispiele aus dem Alltag der Studis:
- Foto auf dem Smartphone
- Sprachnachricht in WhatsApp
- PDF im Studi-Mailfach
Frage: Wenn wir die alle aufmachen würden — was würden wir sehen? Was haben die *gemeinsam*?
Antwort kommt auf der nächsten Folie.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/drei-dateien.png)
<!--
Aufdeckung: Foto · Sprachnachricht · PDF sehen außen ganz verschieden aus. Aber wenn man den ersten Byte-Block anschaut: alle haben eine Visitenkarte (Magic Number) und bestehen ab da nur aus Byte.
- Foto: 89 50 4E 47 = PNG
- Sprachnachricht: 49 44 33 = ID3 (MP3-Tag)
- PDF: 25 50 44 46 = %PDF
Aussage: Außen verschieden, innen dieselbe Sprache. Egal ob Bild, Ton oder Dokument — eine Datei ist immer eine Folge von Byte.
Was ein Byte ist und wie man es liest — kommt in den nächsten Folien.
-->
---
![bg right:40%](./assets/matrix-code.png)
# WTF!?
```
89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A
00 00 00 0D 49 48 44 52
00 00 01 90 00 00 01 2C
```
<!--
Schock-Hook: das hier ist eine PNG-Datei. So sieht sie wirklich aus, wenn man sie im Hex-Editor öffnet.
Studis sollen sich kurz wundern: das ist ein Bild? Es sieht aus wie Matrix-Code.
Auflösung kommt Stück für Stück.
Tool, das Studis benutzen können: hexed.it (Browser, kein Install).
-->
---
# Eine Datei ist ein Byte-Strom
**Vorne nach hinten. Ein Byte nach dem anderen.**
Egal welches Format — die Datei beginnt mit Byte 1 und endet irgendwann.
Jedes Byte ist eine Zahl zwischen `0` und `255`. *Mehr ist da nicht.*
<!--
Mentales Bild: Datei = Lokomotive aus Waggons. Jeder Waggon = 1 Byte = 1 Zahl 0..255.
- Festplatte/SSD: speichert byteweise
- Speicher (RAM): liest byteweise
- CPU: adressiert byteweise (siehe nächste Folie)
Wichtig: Es gibt keine "halben Byte" auf der Hardware. Die kleinste Adresse ist immer ein Byte. Bit gibts logisch, aber nicht physisch adressierbar.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/why-8-bit.png)
<!--
Warum gerade 8 Bit (nicht 7, nicht 16)?
- CPU adressiert byteweise — kleinste adressierbare Einheit
- 8 Bit = 2 Hex-Ziffern (elegante Darstellung)
- 1964: IBM System/360 setzte den 8-Bit-Standard
- Vorher: 6-Bit + 7-Bit-Systeme parallel im Einsatz
- 1 Bit = 2 Zustände, 2 Bit = 4, ... 8 Bit = 256
Eselsbrücke: 2 hoch (Anzahl Bit) = Anzahl Zustände.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/byte-fuer-byte.png)
<!--
Drei Schreibweisen, ein Inhalt:
- Fenster 1 (Bin): rohe 0/1 — was tatsächlich auf der Platte steht
- Fenster 2 (Hex): 2 Ziffern pro Byte — kompakt lesbar (1 Byte = 2 Hex-Ziffern)
- Fenster 3 (Text): ASCII-Zeichen wenn Byte ≤ 126, sonst ✗
Daraus folgt eine Klausurfrage: schon ein Byte > 126 → Binärdatei (PNG, MP3, ZIP).
Nur Werte ≤ 126 → reine Textdatei (.txt, .csv, .md).
In diesem Kapitel reden wir nicht (nur) über die ROHEN Byte. Wir reden über die drei Brillen, mit denen man dieselben Byte anschauen kann.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/byte-nibble-hex.png)
<!--
Kernidee: jedes Byte lässt sich sauber in zwei 4-Bit-Hälften (Nibbles) zerlegen. Jede Hälfte hat 2⁴ = 16 Zustände — und genau 16 Symbole hat Hex (0–F). Deshalb passt Hex perfekt:
- 1 Nibble = 1 Hex-Ziffer
- 1 Byte = 2 Hex-Ziffern
Keine krumme Umrechnung. Hex ist die menschenfreundliche Schreibweise des Maschinenformats.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/hex-dec-table.png)
<!--
Hex ↔ Dezimal Lookup:
- 0..9 wie gewohnt
- A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15
Studis müssen das nicht auswendig wissen. Aber sie sollen erkennen: Hex ist nicht Magic — es ist eine Schreibweise mit 16 Symbolen statt 10.
-->
---
# 01010000 oder 50 — was liest sich leichter?
**Binär:** `01010000 01001110 01000111`
**Hex:** `50 4E 47`
Drei Byte. Dasselbe Inhalt. Hex ist nur **handlicher**.
**Wo trifft man Hex im Alltag?** Beim CSS-Farbcode:
`#FF5733` — das sind 3 Byte (Rot, Grün, Blau).
<!--
Anker im Alltag: CSS-Farbe `#FF5733`. Jede:r hat das mal gesehen — im Designtool, in der dev console, beim Theme-Eintippen.
Auflösung:
- #FF = 255 = Rot voll
- #57 = 87 = Grün mittel
- #33 = 51 = Blau wenig
- Ergibt ein warmes Orange.
Klausurrelevant: wenn jemand sagt "lila ist B399FF", können wir die drei Byte sofort als RGB lesen.
-->
---
# Hex begegnet euch überall
| Kontext | Beispiel |
|---------|----------|
| CSS-Farben | `#FF5733` |
| MAC-Adressen | `00:1A:2B:3C:4D:5E` |
| Speicheradressen | `0xA04F20` |
| Windows-Fehlercodes | `0x80070005` |
| Unicode-Codepoints | `U+00E4` (ä) |
| Datei-Signaturen | `89 50 4E 47` (PNG) |
<!--
Präfixe:
- `0x` = "das ist Hex" (in C, JS, Python)
- `U+` = Unicode-Codepoint
- `#` = CSS-Konvention
Lebensweltanker: jede:r Studi hat mindestens drei dieser Kontexte schon real gesehen. Hex ist nicht eine akademische Übung, sondern die Lesart, in der Computer mit Menschen über Byte reden.
MAC-Adresse: 6 Byte = 6 Paare Hex-Ziffern. Eindeutige Hardware-Kennung der Netzwerkkarte.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/byte-flow.png)
<!--
1 Byte = 8 Bit = 2 Hex-Ziffern = max. 1 ASCII-Zeichen.
Dieselbe Datei, drei Schreibweisen — Byte für Byte parallel angezeigt.
- Jeder Rahmen = ein Byte.
- Byte ändern sich nicht, nur unsere Anzeige.
- `0x0A` = Zeilenumbruch, nicht druckbar → Hex-Editoren zeigen `.` als Platzhalter.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/three-views.png)
<!--
Dieselben 8 Byte (PNG-Dateianfang: 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A) — drei Perspektiven:
1. Bitstream — was wirklich gespeichert wird (unleserlich)
2. Hex — gruppiert in 8-Bit-Häppchen (kompakt)
3. Bedeutung — was die Byte signalisieren:
- 89: Magic Byte (>127 → "ich bin Binärdatei")
- 50 4E 47: P · N · G (ASCII-Format-Kürzel)
- 0D 0A 1A 0A: Carriage Return · Line Feed · End-of-File · Line Feed (erkennt kaputte Übertragung)
Aussage: dieselbe Datei, je nach Brille sehe ich anderes. Die Datei selbst ändert sich nicht.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Was bedeutet die Zahl `80`?
<!--
Strang-Wechsel: bis hier haben wir Byte als NOTATION gelernt (Bin/Hex parallele Schreibweisen). Jetzt fragen wir: was *bedeuten* die Byte?
Die Zahl 80 in einer Textdatei ist der Buchstabe „P". Das ist ASCII.
Auflösung kommt mit der ascii-Tabelle.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/ascii-table-colored.png)
<!--
US-ASCII (1967) Code Chart:
- 7 Bit = 128 Zeichen
- Erste 32 Zeichen: Steuerzeichen (nicht druckbar) — z.B. Tab, Newline, Backspace
- Zeichen 32–126: druckbar (Buchstaben, Ziffern, Satzzeichen)
- Zeichen 127: DEL
- Keine Umlaute, kein ñ, kein é, kein chinesisches Zeichen
Geschichte:
- 1963 als US-amerikanischer Standard
- 7 Bit, weil Fernschreiber 7-Bit-Codes nutzten + Paritätsbit für Fehlererkennung
- 60 Jahre alt, lebt aber weiter — siehe UTF-8 (ASCII-kompatibel)
-->
---
<!-- _class: lead -->
# ASCII reicht für Englisch.
## Aber was ist mit *ä, é, 中, 🌸*?
<!--
Bridge: ASCII löst das Problem nur für englischen Text.
Sobald Umlaute, Akzente, asiatische Schriften oder Emoji ins Spiel kommen, sprengt es den 7-Bit-Raum.
Quizfrage an die Studis: Wie viel Speicher braucht ein „ä"? Antwort: Kommt drauf an, welches Encoding. ASCII kann es gar nicht; UTF-8 braucht 2 Byte.
Lösung: Unicode + UTF-8 (nächste Folie).
-->
---
# Unicode: ein Standard für alle
**Unicode (1991):** jedes Schriftsystem der Welt.
**> 150.000 Zeichen.** Latein, Kyrillisch, Arabisch, Chinesisch, Japanisch, mathematische Symbole, Emoji.
**UTF-8** speichert Unicode mit *variabler Länge:*
- Zeichen 0–127: **1 Byte** (identisch mit ASCII — Abwärtskompatibilität!)
- Westeuropäische Umlaute: **2 Byte**
- Chinesisch/Japanisch: **3 Byte**
- Emoji: **4 Byte**
<!--
- Unicode Consortium: Non-Profit, gegründet 1991
- Unicode 16.0 (2024): 154.998 Zeichen
- UTF-8 = Unicode Transformation Format, 8-bit (Ken Thompson & Rob Pike, 1992)
- Die ersten 128 Zeichen in UTF-8 sind exakt ASCII — Grund warum ASCII nie verschwinden wird
- UTF-8 ist seit 2008 das häufigste Encoding im Web (W3Techs)
Pädagogisch wichtig: variable Länge heißt, dass „Zeichen zählen" und „Byte zählen" NICHT dasselbe sind. Das ist die Brücke zur nächsten Folie.
-->
---
# Beispiel: Byte zählen
**Text:** `"Hello·🌸·こんにちは·(Kon-ni-chi-wa)"`
| Zeichen | Byte |
|---------|-------|
| `Hello·` | 6 × 1 = **6 Byte** (ASCII) |
| `🌸` | **4 Byte** (Emoji) |
| `·` | **1 Byte** |
| `こんにちは` | 5 × 3 = **15 Byte** (Hiragana) |
| `·(Kon-ni-chi-wa)` | **16 Byte** (ASCII) |
**Gesamt: 42 Byte für 29 sichtbare Zeichen.**
<!--
Klausurfähig: gegeben ein Text mit ASCII, Umlauten, CJK und Emoji — wie viel Byte ist das?
- ASCII (Hello, Klammern) = 1 Byte pro Zeichen
- Emoji 🌸 (Cherry Blossom U+1F338) = 4 Byte
- Hiragana こんにちは = 3 Byte pro Zeichen (U+3040–309F)
- は wird hier „wa" ausgesprochen (Partikel), nicht „ha"
Pointe: 29 sichtbare Zeichen, 42 Byte. Zeichen ≠ Byte sobald Unicode > 127.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Woher weiß der Computer, was das ist?
<!--
Pivot zur dritten Bedeutungsebene: nicht „was bedeutet die Zahl 80?" (= P im ASCII), sondern „was bedeutet die *Folge* von Byte am Anfang einer Datei?".
Antwort: Magic Numbers. Die ersten paar Byte sind die Visitenkarte des Formats.
Auflösung kommt mit Magic-Numbers-Folie.
-->
---
# Magic Numbers — die Visitenkarte der Datei
**Datei-Typ erkennt man an den ersten Byte:**
| Format | Magic Number (Hex) | Lesbar? |
|--------|-------------------|---------|
| PNG | `89 50 4E 47` | (89 außerhalb ASCII) P N G |
| JPEG | `FF D8 FF` | — |
| PDF | `25 50 44 46` | % P D F |
| ZIP | `50 4B 03 04` | P K — — |
**Achtung:** Werte > 127 sind nicht ASCII-druckbar. *Hex-Editoren zeigen einen Punkt oder ein anderes Ersatzzeichen als Platzhalter.*
<!--
- PNG nutzt absichtlich `89` (= 137 dezimal): markiert Datei eindeutig als Binär. Erkennt kaputte Übertragungen (alte Systeme schnitten Bit 7 ab).
- "PK" bei ZIP = Phil Katz (Erfinder von PKZip, 1989)
- DOCX, XLSX, PPTX, ODT = alles ZIP-Archive mit XML-Inhalt
- Dateien OHNE Magic Number: TXT, HTML, CSS, JSON, XML — reiner Text, kein binäres Format
- Sicherheitsrelevant: virus.exe → bild.jpg umbenennen täuscht nur Menschen; `file` (Linux) liest Magic Number und erkennt die echte Identität.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
<!-- _backgroundColor: #000 -->
![bg fit](./assets/hex-code.png)
<!--
Echte PNG-Datei im Hex-Editor.
Erste Byte: 89 50 4E 47 = PNG-Signatur.
- 89: non-printable (außerhalb ASCII)
- 50: P
- 4E: N
- 47: G
- Danach IHDR = Image Header (Breite, Höhe, Farbtiefe)
Tool: HxD (Windows), Hex Fiend (Mac), xxd (Linux), hexed.it (Browser).
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/8bit-P-character.png)
<!--
Zoom auf den Buchstaben „P":
- Hex: 50
- Dezimal: 80
- Binär: 01010000
- ASCII: P
Ein Byte. Acht Bit. Ein Buchstabe. Drei Schreibweisen.
Das ist die Brücke zwischen Notation (Hex/Bin) und Bedeutung (ASCII).
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg contain right:22%](./assets/qr/hexed-it.png)
# Selbstlernen — HEX Files identifizieren
1. Fünf Dateien ohne Dateiendung:
<a href="https://librete.ch/hdm/223015b/materials/hex1">`hex1`</a> · <a href="https://librete.ch/hdm/223015b/materials/hex2">`hex2`</a> · <a href="https://librete.ch/hdm/223015b/materials/hex3">`hex3`</a> · <a href="https://librete.ch/hdm/223015b/materials/hex4">`hex4`</a> · <a href="https://librete.ch/hdm/223015b/materials/hex5">`hex5`</a>
2. Lies erste 16 Byte aus und identifiziere Dateiformat (Magic Number)
3. *Optional: Datei umbenennen und korrekte Dateiendung anhängen (z.B. `.jpg`)*
**Tools:** [hexed.it](https://hexed.it) · [Wikipedia-Magic-Number-Liste](https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_file_signatures)
<!--
- hex1: Plaintext (keine Magic Number — pure ASCII)
- hex2: PNG (89 50 4E 47)
- hex3: JPEG (FF D8 FF)
- hex4: DOCX (50 4B 03 04 — ZIP-Container, XML drin)
- hex5: ZIP (50 4B 03 04)
Pädagogisch: Studis sollen selbst sehen, dass Datei-Erkennung nicht über die Endung läuft, sondern über die Byte am Anfang. Das ist eine kleine Macht-Erfahrung — sie können mit `hexed.it` etwas, das die meisten Leute nicht können.
Gruppenarbeit: 3–4 Personen. ~15 Min.
-->
---
# KB vs KiB — warum „1 TB" als 931 GB angezeigt wird
![bg right:48% contain](./assets/demos/kb-vs-kib.png)
**Auf der Verpackung:** 1 TB = 10¹² Byte (dezimal).
**Im Finder:** 931 GB = eigentlich 931 GiB (binär, 1024³).
Es fehlt nichts — beide Seiten zählen nur in **verschiedenen Sprachen.**
<!--
- Marketing nutzt SI-Präfixe (1000³, 1000⁴) → größere Zahlen auf der Packung.
- Betriebssysteme rechnen in Zweier-Potenzen (1024³) → kleinere angezeigte Zahl, weil Bits binär organisiert sind.
- Korrekt wären `GiB` (Gibi-, binär) und `GB` (Giga-, dezimal). Realität: beide nennen es `GB`.
Rechnung: 10¹² ÷ 2³⁰ ≈ 931,3 GiB. Der Finder zeigt „931 GB".
Klausurfähig: warum zeigt eine 1-TB-SSD im Finder „931 GB"? Begründung mit Rechnung.
-->
---
# Dateneinheiten — Größenordnungen
| Einheit | Bytes (dezimal) | Beispiel |
|---------|------:|----------|
| **Byte** | 1 | Farbwert eines Pixels |
| **Kilobyte (KB)** | 1.000 | kleiner Programmcode |
| **Megabyte (MB)** | 1 Million | Textdokument |
| **Gigabyte (GB)** | 1 Milliarde | Kinofilm in FullHD |
| **Terabyte (TB)** | 1 Billion | ~12h Video in 4K |
| **Petabyte (PB)** | 1 Billiarde | Netflix-Gesamtarchiv |
| **Exabyte (EB)** | 1 Trillion | Alle E-Mails weltweit/Tag |
| **Zettabyte (ZB)** | 1 Trilliarde | globale Datenmenge ~heute |
<!--
SI-Präfixe (Dezimal): 1 KB = 1.000 Bytes. Auf Packungen, in Marketing.
IEC-Präfixe (Binär): 1 KiB = 1.024 Bytes (Kibibyte). In Betriebssystemen (oft ohne i geschrieben — Verwechselung!).
Eselsbrücke für die Reihenfolge:
„**K**omm **M**it **G**roßem **T**ee, **P**eter **E**xte **Z**ettelt **Y**achten."
→ Kilo, Mega, Giga, Tera, Peta, Exa, Zetta, Yotta.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/pivot-signal-zu-byte.png)
<!--
PIVOT. Wir haben die rechte Seite des Bogens abgearbeitet: aus Byte wird Bedeutung (Notation, Encoding, Format). Jetzt drehen wir um: wie kommen die Byte überhaupt rein?
Beispiele:
- Wir machen ein Foto → Lichtwelle → Pixel-Byte
- Wir reden ins Mikro → Schallwelle → Audio-Byte
- Wir tippen Text → Tastendruck → ASCII-Byte (das ist die einfache Variante)
Die kontinuierliche Welt ist analog. Die Datei ist digital. Der Weg dazwischen heißt: Sampling + Quantisierung. Das schauen wir uns jetzt an, am Beispiel Audio.
-->
---
# Analog vs. Digital — am Beispiel Schall
![bg right:48% contain](./assets/druckwelle.png)
Eine Stimme ist eine **Druckwelle**. Kontinuierlich — keine Stufen, keine Sprünge.
Eine Audiodatei ist eine Folge von **Zahlen** — diskret, in Stufen.
Wie übersetzen wir die Welle in Zahlen?
**Zwei Schritte:** Sampling (wie oft) + Quantisierung (wie genau).
<!--
- Schall ist physikalisch: Luftmoleküle drücken auf das Trommelfell.
- Diese Druckschwankung folgt einer kontinuierlichen Kurve in der Zeit.
- Analog speichern (Vinyl, Tonband): die Rille / das Magnetfeld speichern die Druckkurve direkt.
- Digital speichern: wir messen die Welle in regelmäßigen Abständen (Sampling) und runden jede Messung auf eine Stufe (Quantisierung).
Beide Schritte sind notwendig. Beide haben einen Trade-off zwischen Datenrate und Genauigkeit.
-->
---
# Sampling — wie oft messen wir?
**Abtastrate** (Sample Rate) = wie viele Messungen pro Sekunde.
| Sample Rate | Anwendung |
|-------------|-----------|
| 8 kHz | Telefon |
| 22 kHz | alte Spiele-Sounds |
| **44,1 kHz** | **CD-Qualität** |
| 48 kHz | Video-Standard |
| 96 kHz | Studio |
Je höher die Sample Rate, desto näher kommt die Datei an die kontinuierliche Welle.
<!--
- 1 Hz = 1 Messung pro Sekunde
- 44.100 Hz = 44.100 Messungen pro Sekunde
- Warum genau 44,1 kHz? Kommt 5 Folien später (Nyquist).
- Telefon mit 8 kHz: alles oberhalb 4 kHz fehlt — deshalb klingen Telefongespräche „dumpf"
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg contain](./assets/samplerate.webp)
<!--
Visualisierung: eine kontinuierliche Welle wird mit unterschiedlichen Sample-Raten abgetastet. Niedrige Rate verliert Detail. Hohe Rate erfasst die Welle treu.
Konkrete Frage an Studis: bei welcher Rate erkennt man die Originalwelle noch?
-->
---
# Quantisierung — wie genau messen wir?
**Bittiefe** (Bit Depth) = wie fein wir jede Messung auflösen.
| Bittiefe | Stufen | Dynamikumfang |
|----------|--------|---------------|
| 8 Bit | 256 | ~48 dB |
| **16 Bit (CD)** | **65.536** | **~96 dB** |
| 24 Bit (Studio) | 16,8 Mio. | ~144 dB |
Je mehr Bit, desto kleiner der **Quantisierungsfehler** (Differenz zur Original-Druckwelle).
<!--
- Bittiefe sagt: wie viele verschiedene Lautstärke-Stufen kennt das Format pro Messung.
- 8 Bit = 256 Stufen: hörbar grobkörnig (Quantisierungsrauschen).
- 16 Bit = 65.536 Stufen: für menschliches Hören mehr als genug (~96 dB Dynamik = vom Flüstern bis zum Konzertsaal-Forte).
- 24 Bit im Studio: Headroom für Bearbeitung, kein hörbarer Unterschied beim Endprodukt (Meyer & Moran, JAES 2007).
Eselsbrücke: Sampling = horizontal (Zeit-Achse). Quantisierung = vertikal (Amplituden-Achse).
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/quantized-image-8-colors.jpg)
<!--
Quantisierung am Bild-Beispiel: dasselbe Foto mit unterschiedlicher Farbtiefe.
- Original: 24-Bit-Farbe (16,8 Mio. Farben)
- 8-Bit-Quantisierung: nur 256 mögliche Farben → sichtbare Stufen, Posterisierung
Das ist dasselbe Phänomen wie Audio-Quantisierungsrauschen, nur in der visuellen Modalität. Wir reden über beides später nochmal (Aliasing-Folie).
-->
---
# Datenrate = Sample Rate × Bittiefe × Kanäle
**Formel:**
```
Datenrate (bit/s) = Sample Rate (Hz) × Bittiefe (bit) × Kanäle
```
**Was bestimmt jeder Faktor?**
- **Sample Rate:** Bandbreite (Höhe der erfassbaren Töne)
- **Bittiefe:** Dynamik (Stufenfeinheit)
- **Kanäle:** Stereo, Mono, Surround
Daraus ergibt sich, wie groß eine Audiodatei pro Sekunde wird — *unkomprimiert*.
<!--
Wichtige Klausur-Formel.
Anwendungsbeispiel kommt nächste Folie (CD-Audio).
Konsequenz: wenn ich Speicher sparen will, kann ich an einem dieser drei Parametern drehen. ABER: jede Reduktion ist hörbar.
Brücke zu Kap2 (Kompression): da reduzieren wir nicht die Parameter, sondern *werfen unhörbare Information weg* — das ist Psychoakustik, nicht Container-Schrumpfung.
-->
---
# CD-Audio: die Rechnung
**Audio-CD (Philips/Sony 1982):**
```
44.100 Hz × 16 bit × 2 Kanäle = 1.411.200 bit/s = 1,4 Mbit/s
```
Pro Sekunde: ~172 KB. Pro Minute: ~10,3 MB. Pro Album (60 Min): ~635 MB.
*Eine ganze 90er-Festplatte für ein Album.*
<!--
Diese Rechnung muss in der Klausur reproduziert werden können — Formel + Anwendung.
Historischer Kontext:
- 1982: erste CD (Billy Joel – 52nd Street, Japan)
- Festplatten der 90er: 40–500 MB → ein Album füllte die ganze Platte
- 56k-Modem: 7 KB/s → 42 MB Song ≈ 100 Minuten Download
- Daraus entstand der Druck zur Audio-Kompression — die wir in Kap 2 sehen werden
Spektrogramm-Folie als Anschluss: 44,1 kHz → wir können bis ~22 kHz erfassen. Mehr nicht. Warum genau 22 kHz? Weil Menschen bis ~20 kHz hören. Antwort kommt mit Nyquist.
-->
---
# Nyquist — warum 2× reicht
![bg right:50% contain](./assets/demos/nyquist-diagram.png)
**Sample-Rate ≥ *2× höchste Signal-Frequenz.***
```
f_sample ≥ 2 · f_max
```
Drei Fälle:
* **zu wenig** → Aliasing
* **genau** → mathematisches Minimum
* **mehr** → sichere Rekonstruktion
<!--
Harry Nyquist (1928) + Claude Shannon (1949): Sampling-Theorem.
Beweis nicht klausurrelevant. Die Aussage und das visuelle Verständnis sind klausurrelevant.
Konsequenz:
- 44,1 kHz Sample Rate → max. 22,05 kHz erfassbare Frequenz
- Über 22 kHz wird *physisch nicht aufgenommen* (vor dem ADC sitzt ein Tiefpassfilter, der alles über 22 kHz abschneidet — anti-aliasing filter)
- Studis hören diese hohen Frequenzen sowieso nicht (~20 kHz oben)
Anschluss zur nächsten Folie: warum hat die CD genau 44,1 kHz gewählt?
-->
---
# Warum gerade 44,1 kHz?
**Menschliches Ohr hört bis ca. 20 kHz.**
2 × 20 kHz = 40 kHz minimum für Nyquist.
**Plus 4,1 kHz Sicherheitsmarge** (Tiefpassfilter sind nicht perfekt).
**Plus historische PAL/NTSC-Kompatibilität:**
44.100 Hz war exakt durch PAL- und NTSC-Video-Frame-Raten teilbar → CD-Master ließen sich auf den Video-Recordern jener Zeit produzieren.
<!--
- Das Hörvermögen sinkt ab ~16 kHz mit dem Alter (Presbyakusis)
- Tiefpassfilter im ADC braucht etwas Übergangsbreich — daher Sicherheitsmarge
- 44.100 Hz ergibt sich aus: 245 × 6 × 30 (NTSC) und 245 × 8 × 25 (PAL).
- Sony nutzte zu Beginn der CD-Entwicklung Video-Bandgeräte (Sony PCM-1600) zur digitalen Audio-Speicherung. Sample-Rate musste in NTSC + PAL-Frames passen.
Pointe für Studis: ein scheinbar willkürlicher Standard hat physiologische *und* historische Gründe. Technik-Geschichte ist kein Zufall.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/aliasing-paar.png)
<!--
Aliasing als Phänomen — in Audio und Bild parallel.
- Audio: schriller 18-kHz-Ton, mit 22 kHz gesampelt → wird zu dumpfem 4-kHz-Brumm. Frequenz „klappt um".
- Bild: feines Streifenmuster, in zu niedriger Auflösung gerendert → breite Moiré-Bänder erscheinen.
Beides ist dasselbe mathematische Phänomen: Sampling zu grob → falsche niedrige Frequenz erscheint.
Lebensweltanker:
- Spotify Free 96 kbit/s → hohe Frequenzen werden weggeschnitten → kein Aliasing direkt, aber dieselbe Familie von Problemen.
- Foto-Stroboskop / Wagenrad-Effekt im Video → klassisches Aliasing in der Zeit-Dimension.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — Spotify-Bitrate vergleichen
Auf eurem Handy:
1. Spotify öffnen, *Lieblings-Track laden*
2. Audio-Qualität-Einstellung wechseln zwischen **niedrig (24 kbit/s)** und **sehr hoch (320 kbit/s)**
3. Mit Kopfhörer auf **Höhen** achten (Becken, Zischlaute, „s"-Töne in Stimme)
**Was fällt auf?** Welche Frequenzen verschwinden zuerst?
<!--
Pädagogisch: Studis sollen selbst hören, was Sample Rate / Bitrate praktisch bedeutet. Niedrige Bitrate = Tiefpassfilter hört früher auf zu übertragen → hohe Frequenzen weg → klingt „dumpf".
Spotify-Stufen (Premium):
- niedrig: 24 kbit/s
- normal: 96 kbit/s
- hoch: 160 kbit/s
- sehr hoch: 320 kbit/s
Ohne Premium: max. „normal".
Diskussion in der nächsten Vorlesungsrunde: was hat das mit MP3 zu tun? Antwort: alles. Kommt in Kap 2.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — Audacity Sample-Rate-Vergleich
1. **Audacity** installieren (kostenlos, audacityteam.org)
2. Eigene Stimme aufnehmen (5 s, irgendwas reinsprechen)
3. Datei → Exportieren als WAV bei **8 kHz**, **22 kHz**, **44,1 kHz**
4. Vergleichen: Größe der Datei + Klangqualität
**Beobachtung:** Größe wächst linear mit Sample Rate. Qualität auch.
<!--
Diese Übung kann zuhause gemacht werden. Audacity ist FOSS.
- 5 Sek Mono bei 44,1 kHz × 16 bit = ~441.000 Byte ≈ 430 KB
- Bei 8 kHz: 80.000 Byte ≈ 78 KB
- Klang: bei 8 kHz dumpf, „Telefon-Stimme"
Anschlussfrage in der nächsten Folie: kann man eine Datei *kleiner* machen, ohne Sample Rate / Bittiefe zu reduzieren? Antwort: ja — durch Kompression. Das ist Kap 2.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/summary-organizer.png)
<!--
Zusammenfassung des Kapitels mit dem Bogen als rotem Faden.
Beide Strangs sind jetzt durch:
- WELT → BYTE (links, pink): Sampling-Rate, Bittiefe + Quantisierung, Datenrate-Formel, Nyquist 2f, Aliasing & Moiré, 44,1 kHz als Anwendung.
- BYTE → BEDEUTUNG (rechts, cyan): Bit · Byte · Hex, 256 Zustände, ASCII + UTF-8, Magic Number, KB vs KiB, Hex im Alltag.
Mitte: die Datei selbst — ein Strom von Byte, nichts als Zahlen.
Pointe: Eine Datei ist kein Mysterium. Es ist eine Reihe von Zahlen mit zwei Geschichten dran. Eine erzählt, woher die Zahlen kommen. Die andere, was sie bedeuten. Beide kennt ihr jetzt.
Anschluss zu Kap 2: in dieser Stunde haben wir die *unkomprimierten* Mengen gesehen (10 MB/min für CD-Audio). Im nächsten Kapitel: wie kommt man auf 1 MB/min und es klingt trotzdem fast gleich gut? Antwort: Kompression — und das ist ein eigenes Mysterium.
-->
slides/223015b-2026/02-kompression.md
+548
View File
@@ -0,0 +1,548 @@
---
marp: true
theme: gaia
paginate: true
backgroundColor: #fff
header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026"
title: Kompression
---
<style>
:root {
--color-foreground: #1a1a2e;
--color-highlight: #1e5f8a;
--color-dimmed: #4a4a6a;
}
section.invert { --color-foreground: #fff; }
section { font-size: 1.7rem; }
h1 { color: #1e5f8a; }
section.invert h1 { color: #fff; }
h2 { color: #1f2937; }
pre {
background: #0f0f23;
color: #5fb3e4;
border-radius: 8px;
border-left: 3px solid #1e5f8a;
}
pre code { background: transparent; color: inherit; }
code {
background: #0f0f23;
padding: 0.15em 0.4em;
border-radius: 4px;
font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, Consolas, monospace;
}
section code:not(.hljs) { color: #5fb3e4 !important; }
section code.hljs { color: #f8f8f8 !important; }
a { color: var(--color-highlight); }
section.klausur {
background: repeating-linear-gradient(
135deg,
#e3f2fd,
#e3f2fd 40px,
#fff 40px,
#fff 80px
) !important;
}
@media print {
section.klausur { background: #e3f2fd !important; }
}
section.aufgabe { background: #e3f2fd !important; }
section.aufgabe footer { display: none; }
section.erklaerung :not(header),
section.erklaerung :not(footer) { font-size: 1.1rem; }
section.erklaerung h1 { font-size: 1.5rem; color: #1e5f8a; margin-bottom: 0.3rem; }
section.erklaerung ul, section.erklaerung ol { font-size: 1.0rem; line-height: 1.4; }
section.erklaerung p { font-size: 1.0rem; line-height: 1.4; }
section.erklaerung table { font-size: 0.9rem; }
</style>
<!-- _class: lead -->
# Kapitel 2
## Kompression — Prinzipien und Pipelines
<!--
Eine Stunde, eine Frage: *Wie machen wir Daten kleiner — und was darf dabei verloren gehen?*
Vorbereitung für Kapitel 3 (Inhalte: Bild/Audio/Video), wo wir die konkreten Pipelines durchgehen. Hier nur die zwei großen Prinzipien.
Anschluss an Kap 1: dort haben wir gesehen, wie groß unkomprimierte Audio-Daten werden (10 MB/Min für CD-Audio). Jetzt: wie kommt man auf 1 MB/Min und es klingt fast gleich?
Bogen: lossless (Redundanz raus) ↔ lossy (Irrelevanz raus).
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Daten sind unhandlich
<!--
WhatsApp-Foto vom Wochenende: 200 KB.
Dasselbe Bild aus der Kamera: 12 MB.
Spotify-Track: ~3 MB für 3 Minuten.
Derselbe Track als Studio-WAV: ~30 MB.
ZIP einer Code-Sammlung: 1/3 der Originalgröße.
In allen drei Fällen ist die Datei *kleiner*. Aber bei manchen ist Information *weg* — und bei anderen nicht. Was ist der Unterschied?
-->
---
# Foto-Größenschock
| Variante | Größe | Sichtbarer Unterschied? |
|----------|------:|------------------------|
| Original aus der iPhone-Kamera (HEIC) | 3,2 MB | — |
| Foto via WhatsApp geteilt | 230 KB | kaum |
| Instagram-Story (komprimiert) | 80 KB | minimal |
| WhatsApp-Profilbild (klein) | 12 KB | sichtbar |
**Faktor: bis zu 270×.** *Wo geht die Information hin?*
<!--
Diese Folie hängt das Konzept der Kompression an einem alltäglichen Beispiel auf.
- iPhone-Kamera: bereits H.265-komprimiert (HEIC) — aber als „Original" gehandelt.
- WhatsApp: komprimiert nochmal, plus Resolution-Reduktion. Faktor ~13x.
- Instagram-Story: noch aggressiver, optimiert für schnelles Laden.
- Profilbild: max. ~96×96 Pixel, hoher JPEG-Komp-Faktor.
Pointe: alle vier sind „dasselbe Bild" — aber jede Stufe wirft *etwas* weg. Was genau? Und wer entscheidet, was weggeworfen wird? Antwort kommt mit dem Konzept lossy vs lossless.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/kap02-eroeffner.png)
<!--
Das gleiche Phänomen in der Audio-Welt:
- FLAC (lossless): 5,3 MB, jede Frequenz erhalten
- MP3 (lossy, 128 kbit/s): 480 KB, hohe Frequenzen weggeworfen, Transienten geglättet
Wellenform-Vergleich macht es konkret:
- Links (grün): detaillierte FLAC-Wellenform mit allen Spikes
- Rechts (rot): MP3-Wellenform glatter, Detail-Information fehlt
Pointe für die Studis: auf dem Smartphone-Lautsprecher hört man den Unterschied meist nicht. Im Studio-Monitor mit Kopfhörer schon. MP3 wirft 91 % der Daten weg, die der Mensch im Alltag nicht vermisst.
→ Das ist „Lossy". Das Gegenteil ist „Lossless" (FLAC, ZIP).
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Erster Weg: Verlustfrei (Lossless)
<!--
Prinzip: Redundanz raus, Information unverändert.
Beispiele:
- ZIP-Archiv: gleiche Datei nach Entpacken
- PNG-Bild: identisch zum Original
- FLAC-Audio: identisch zur ursprünglichen Wellenform
- TIFF, RAW (Camera-RAW): Foto im Rohformat
Trick: Wiederholungen, Muster, häufige Sequenzen werden kürzer geschrieben.
-->
---
# Prinzip: Redundanz raus
Der Datenstrom enthält oft **Wiederholungen** — gleiche Pixel, gleiche Buchstaben, gleiche Frequenz-Häppchen.
Lossless-Kompression **erkennt** diese Redundanz und schreibt sie als **Verweis** kürzer.
**Umkehrbar:** beim Dekomprimieren wird die exakte Original-Datei wiederhergestellt.
<!--
- Lossless ist ein Match-und-Verweise-Spiel.
- Gegeben: 'AAAAAAAA' → kürzer als '8×A'.
- Gegeben: ein Bild mit großem weißen Bereich → kürzer als 'Pixel 1-10000 sind weiß'.
- Gegeben: ein Text mit häufigen Wörtern → 'der die das' bekommt kurze Codes (Huffman).
Wichtig zu verstehen: keine Information geht verloren. Aus der komprimierten Datei lässt sich das Original *bit-genau* wieder herstellen.
-->
---
# RLE — Run-Length-Encoding
**Eine Bilderzeile in Schwarz/Weiß:**
```
Original: AAAAA BBB CCCCCCCC AAAAAA
(5×A, 3×B, 8×C, 6×A)
Kodiert: 5A 3B 8C 6A
```
**22 Zeichen → 8 Zeichen.** Faktor: 2,75×.
Verlustfrei, weil ich aus `5A 3B 8C 6A` exakt `AAAAABBBCCCCCCCCAAAAAA` zurückbekomme.
<!--
RLE = einfachster Lossless-Algorithmus, gut zum Verstehen des Prinzips am Whiteboard.
- Wirkt bei: Schwarz/Weiß-Bildern, Schwarz-auf-Weiß-Text, Faxnachrichten.
- Wirkt NICHT bei: zufälligen Daten, schon-komprimierten Dateien (kein Muster zum Komprimieren).
- TIFF und BMP nutzen optional RLE. Faxgeräte nutzen es exzessiv.
In der Praxis: moderne Lossless-Algorithmen wie Deflate (ZIP/PNG/gzip) und LZ77 sind viel cleverer als RLE — sie finden auch Wiederholungen auf weite Distanz im Datenstrom. Aber RLE zeigt das Prinzip in seiner einfachsten Form.
-->
---
# Wo wird Lossless verwendet?
| Anwendung | Format | Warum verlustfrei? |
|-----------|--------|---------------------|
| Code-Repository, Backup | **ZIP**, **gzip**, **tar.gz** | Jedes Bit muss exakt zurück. |
| Foto-Archiv (RAW) | **PNG**, **TIFF**, **RAW** | Nachbearbeitung soll alle Detail haben. |
| Studio-Master-Track | **FLAC**, **WAV** | Für Mastering muss Originalqualität da sein. |
| Logo-Grafiken | **PNG**, **SVG** | Scharfe Kanten brauchen Pixelgenauigkeit. |
**Faustregel:** Werkzeug → Lossless.
<!--
Anschluss: wenn das Werkzeug ist, mit dem ich weiterarbeite (Foto bearbeiten, Code lesen, Audio mastern), brauche ich die Original-Daten. Lossless garantiert das.
PNG vs. JPEG-Konflikt: viele Studis erleben das beim Web-Hochladen. Logo als JPEG → unscharfe Ränder, weil JPEG für Fotos optimiert ist (große Farbflächen kosten wenig, Kanten erzeugen Artefakte). Logo als PNG → scharfe Ränder, weil PNG verlustfrei ist.
-->
---
![bg right:40% contain](./assets/lv-original-vs-fake.jpg)
# Original vs. Fälschung
Eine **echte Louis-Vuitton-Tasche** und ein perfekter Fake — auf einem Foto unterscheidbar?
Eine **lossless-komprimierte Datei** vs. das Original — bit-genau identisch.
**Bei Lossless gibt es keine Fälschung.** Die Kopie ist mathematisch das Original.
<!--
Diese Analogie hat letztes Mal Verwirrung gestiftet (Original-Bag vs Fake). Der Punkt ist:
Bei echten Gegenständen (Tasche, Gemälde, Vinyl-Schallplatte) gibt es ein „echtes Original". Eine Fälschung sieht nur ähnlich aus, ist aber nicht das Original.
Bei digitalen Daten ist eine lossless-Kopie *exakt* gleich. Es gibt keinen Begriff von „Original" und „Kopie" — beide sind nur Folgen von Byte, und wenn diese Folgen Byte-für-Byte gleich sind, sind sie ununterscheidbar.
Das ist die digitale Kopier-Revolution. Vinyl → Kassette → Kassette = Generationsverlust. CD → Festplatte → USB-Stick = identisch.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Zweiter Weg: Verlustbehaftet (Lossy)
<!--
Prinzip: Irrelevanz raus. Nicht „weniger Wiederholung", sondern „Information, die der Mensch sowieso nicht wahrnimmt, wird gar nicht erst gespeichert".
Beispiele:
- MP3, AAC, OPUS (Audio)
- JPEG, WebP (Bild)
- H.264, H.265, AV1 (Video)
Trick: Wahrnehmungsforschung — Psychoakustik (was hört der Mensch nicht?) und Psychovisualität (was sieht der Mensch nicht?).
-->
---
# Prinzip: Irrelevanz raus
Was der Mensch **nicht wahrnehmen** kann, muss man **nicht speichern**.
**Lossy-Kompression** wirft genau diese Information weg.
**Nicht umkehrbar.** Was weg ist, kommt nie zurück. Aus einem MP3 wird nie wieder ein FLAC.
<!--
Lossy hat einen anderen Charakter als Lossless:
- Lossless: schaut auf die Daten („wo wiederholt sich was?")
- Lossy: schaut auf den Empfänger („was nimmt er nicht wahr?")
Daraus folgt: Lossy braucht ein Modell vom Empfänger. Genau das liefert die Psychoakustik (Audio) und Psychovisualität (Bild).
Konsequenz: aus einem 128-kbit/s-MP3 lässt sich keine CD-Qualität wieder herstellen. Die Daten sind weg. Wenn jemand „Studio-Master 320 kbit/s" sagt: das war nie Studio-Master, das ist MP3 mit höherer Bitrate — die hohen Frequenzen sind trotzdem weg.
-->
---
# Was nimmt der Mensch nicht wahr?
**Ohr (Audio):**
- Töne unter ~20 Hz oder über ~20 kHz
- Leise Töne in der Nähe lauter Töne (Maskierung)
- Räumlich-zeitliche Maskierung (z.B. ~200 ms nach lautem Knall)
**Auge (Bild):**
- Feine Farb-Detail (Chrominanz) abseits scharfer Helligkeitskanten
- Kleinste Helligkeits-Differenzen (~1 Stufe in 256 ist unsichtbar)
- Sehr feine Strukturen jenseits der Sehauflösung
Lossy-Algorithmen modellieren diese Wahrnehmungs-Grenzen — und werfen alles davor weg.
<!--
Diese Folie zählt die Beschränkungen unserer Wahrnehmung auf — daraus ergibt sich, was Lossy weglassen darf.
Ohr-Phänomene werden in der Psychoakustik formalisiert. Die zwei wichtigsten:
1. Frequenzmaskierung: lauter 1-kHz-Ton überdeckt benachbarte leise Töne bei 1,1 kHz.
2. Zeitliche Maskierung: nach einem lauten Knall hört man ~200 ms keine leisen Geräusche.
Auge-Phänomene werden in der Psychovisualität formalisiert:
1. Luminanz vor Chrominanz: Helligkeitsdetail ist scharf wichtig, Farbdetail darf grob sein.
2. Kontrast-Empfindlichkeit: bei mittlerer Helligkeit sehen wir feiner als ganz hell oder ganz dunkel.
Die nächsten beiden Folien visualisieren diese Konzepte.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/psychoakustik-grafik.png)
<!--
Visualisierung der Maskierung:
- Hörschwelle (orange gestrichelt): die untere Grenze unseres Hörens, je nach Frequenz unterschiedlich. Am empfindlichsten bei 1–4 kHz, weniger bei sehr tiefen und sehr hohen Frequenzen.
- Lauter Ton bei 1 kHz, 90 dB („Masker"): macht die umliegenden Frequenzen unhörbar.
- Maskierungs-Bereich (blau): in diesem Bereich werden Töne, die unter der gestrichelten Kurve liegen, durch den Masker überdeckt.
- Grüne Punkte: hörbar, müssen kodiert werden.
- Graue Punkte: nicht hörbar trotz „Vorhandenseins" → werden weggeworfen.
MP3-Pipeline:
1. FFT — Audio in Frequenzen zerlegen
2. Psychoakustisches Modell anwenden — berechne Maskierungsschwellen
3. Quantisierung — alles unter Maskierungsschwelle wegwerfen
4. Huffman-Coding — Rest verlustfrei komprimieren
Pointe: das alles passiert ohne dass der Mensch im normalen Hören etwas vermisst. ~90 % der Daten weg.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/psychovisualitaet-grafik.png)
<!--
Visualisierung Luminanz vs Chrominanz:
- Links: 4:4:4 — jedes Pixel speichert Helligkeit (Y) + zwei Farb-Komponenten (Cb blau-differenz, Cr rot-differenz) in voller Auflösung.
- Rechts: 4:2:0 — Y bleibt voll, Cb und Cr werden auf 1/4 reduziert (2×2 Pixel teilen sich einen Farbwert).
- Beide Bilder sehen für das Auge identisch aus. Datenmenge halbiert.
JPEG, H.264, H.265, WebP, AVIF nutzen alle 4:2:0-Subsampling als Standard.
Anekdote: Würde man stattdessen die Luminanz halbieren (Y reduziert, Cb/Cr voll), würde das Bild sofort unscharf aussehen. Das Auge ist scharf für Helligkeitskanten — daher kein Spielraum dort.
-->
---
# Wo wird Lossy verwendet?
| Anwendung | Format | Reduktion |
|-----------|--------|-----------|
| Musikstream (Spotify) | **MP3**, **AAC**, **OGG** | 10× |
| Foto im Netz (Instagram) | **JPEG**, **WebP** | 10–30× |
| Video (YouTube, Netflix) | **H.264**, **H.265**, **AV1** | 100–200× |
| Sprachanruf (WhatsApp Call) | **OPUS**, **AMR** | 50× |
**Faustregel:** Konsum → Lossy.
<!--
Wenn du etwas nur „konsumieren" (anschauen, anhören) willst — und nicht weiter bearbeiten — ist Lossy die richtige Wahl. Du sparst Speicher und Bandbreite, ohne dass der Konsum darunter leidet.
Sobald du bearbeiten, mastern, archivieren willst → Lossless.
-->
---
# Vergleich: Lossless vs. Lossy
| Eigenschaft | Verlustfrei (Lossless) | Verlustbehaftet (Lossy) |
|-------------|------------------------|--------------------------|
| Was passiert? | Redundanz raus | Irrelevanz raus |
| Umkehrbar? | Ja, bit-genau | Nein, nie wieder |
| Trick | Wiederholungen kürzer kodieren | Wahrnehmung modellieren |
| Typischer Faktor | 2× – 5× | 10× – 100× |
| Anwendung | Archiv, Werkzeug, Code | Stream, Anzeige, Konsum |
| Beispiele | ZIP · PNG · FLAC · RAW | MP3 · JPEG · H.264 · WebP |
<!--
Klausurfähig: gegeben ein Anwendungsfall — soll Lossless oder Lossy verwendet werden? Mit Begründung.
Beispiele für Klausurfragen:
- 4K-Stream auf Netflix → Lossy (H.265 oder AV1)
- RAW-Datei aus der DSLR archivieren → Lossless (RAW selbst, ggf. ZIP)
- Lecture-Capture-Aufzeichnung für Wiederverwendung → Lossless besser, aber Datenrate hoch
- Logo-Datei für Print + Web → SVG (vektorgraphisch) oder PNG (lossless raster)
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/Felis_silvestris_silvestris_small_gradual_decrease_of_quality_-_JPEG_compression.jpg)
<!--
Klassisches Bild aus Wikipedia: dieselbe Katze mit fortschreitender JPEG-Kompression.
- Ganz links: kaum komprimiert, hohe Qualität
- Schritt für Schritt: mehr Artefakte, weniger Detail, Quantisierungs-Blöcke werden sichtbar
- Ganz rechts: extreme Kompression, sichtbare 8×8-Pixel-Blöcke (DCT-Blöcke)
Die JPEG-Pipeline funktioniert in 8×8-Blöcken. Bei niedriger Qualität werden hohe Frequenzen innerhalb dieser Blöcke aggressiv quantisiert → die Blöcke werden sichtbar.
Studis erkennen das aus dem Alltag:
- Mehrfach geforwardete WhatsApp-Bilder → JPEG-Generation-Loss
- Screenshots in Office → manchmal als JPEG gespeichert → Schrift wird unscharf
-->
---
# Kompressionsraten in der Praxis
| Inhalt | Roh | Komprimiert | Faktor |
|--------|----:|------------:|-------:|
| Foto (12 MP) | 36 MB RAW | 3,5 MB JPEG | ~10× |
| Audio (30 s Stereo) | 5,3 MB WAV | 480 KB MP3 | ~11× |
| Video (1 Min 4K) | 24 GB roh | 200 MB H.264 | ~120× |
| Code-Repo (Java) | 15 MB Quellcode | 1,5 MB ZIP | ~10× |
| Foto (Logo PNG) | 800 KB unkomp. | 80 KB PNG | ~10× |
Lossy bringt mehr — *aber Werkzeug muss roh bleiben.*
<!--
Diese Folie liefert Größenordnungen für die häufigsten Kompressions-Szenarien. Studis sollen ein Bauchgefühl bekommen:
- Foto: roh ist 10× größer als JPEG
- Audio: roh ist 10× größer als MP3
- Video: roh ist 100× größer als H.264. Das ist der Grund, warum Streaming überhaupt funktioniert.
- Code: ZIP komprimiert um 10× weil viele Wiederholungen (Imports, Whitespace, Standard-Bibliothek-Aufrufe).
In Kap 3 schauen wir uns die Pipelines an: WIE machen JPEG/MP3/H.264 das?
-->
---
# Entscheidungsmatrix — wann nehme ich was?
| Szenario | Empfehlung | Begründung |
|----------|------------|------------|
| Foto-Archiv (DSLR) | **RAW** (lossless) | Nachbearbeitung muss alle Detail haben |
| Foto im Web/Insta | **JPEG / WebP** (lossy) | Konsum, Bandbreite zählt |
| Studio-Master | **FLAC / WAV** (lossless) | Master soll bit-genau bleiben |
| Spotify-Track | **AAC / MP3** (lossy) | Konsum, Smartphone-Lautsprecher |
| Code-Backup | **ZIP / tar.gz** (lossless) | Code muss exakt zurück |
| Lecture-Video | **H.264** (lossy) | Konsum, Streaming |
| Logo | **PNG / SVG** (lossless) | Scharfe Kanten brauchen Pixelgenauigkeit |
<!--
Diese Matrix ist die zentrale Entscheidungshilfe. Vermitteln über Beispiele aus dem Studi-Alltag (Insta-Post, Spotify-Premium, GitHub-Repo, Vorlesungs-Aufnahme).
Pädagogisches Ziel: am Ende des Kapitels haben Studis ein Bauchgefühl, wann welche Kompression sinnvoll ist. Nicht „auswendig", sondern „begründen können".
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — ZIP-Test mit drei Dateitypen
Drei Dateien gleicher Originalgröße (~1 MB) zippen:
1. **Textdatei mit wiederholten Mustern** (z.B. ein Buch als TXT)
2. **Unkomprimiertes Bitmap (BMP)** desselben Fotos
3. **JPEG** desselben Fotos
**Vergleich:** Wie groß ist die ZIP-Datei in jedem Fall?
**Erwartung:** Textdatei wird klein (Wiederholungen), BMP wird klein (Farbflächen), JPEG bleibt fast gleich (schon komprimiert, keine Redundanz mehr).
<!--
Diese Übung liefert die zentrale Aha-Erkenntnis ohne Mathematik:
**Schon-komprimierte Dateien lassen sich nicht weiter komprimieren.**
Warum? Weil Kompression die Redundanz herausnimmt. Eine bereits komprimierte Datei *hat keine Redundanz mehr*. Das wäre ein Verstoß gegen die Entropie-Grenze (Shannon), aber das brauchen die Studis nicht zu rechnen.
Erkenntnis: wer schon JPEG/MP3/H.264-Dateien hat, kann sie nicht „nochmal komprimieren". Wer Backup-ZIP über JPEG-Fotos macht: spart fast nichts.
~10 Min Selbstlernen. Ideal für ein Pärchen oder als Hausaufgabe.
-->
---
# Warum ZIP auf JPEG nicht mehr komprimiert
**JPEG ist bereits maximal lossless-komprimiert.**
Die JPEG-Pipeline endet mit **Huffman-Coding** — derselbe Trick wie in ZIP.
Was ZIP machen würde (Wiederholungen finden, Häufigkeiten kürzer kodieren), hat JPEG schon getan.
**Resultat:** ZIP einer JPEG-Datei ist nur ~1 % kleiner. *Manchmal sogar größer* (durch ZIP-Header-Overhead).
<!--
Pädagogisches Ziel: Studis verstehen, warum „Doppel-Kompression" nichts bringt.
Konkret:
- JPEG-Pipeline = lossy + Huffman (lossless)
- MP3-Pipeline = lossy + Huffman (lossless)
- H.264-Pipeline = lossy + CABAC/Huffman (lossless)
In allen Fällen endet die Pipeline mit einem optimal-lossless-Schritt. Ein zusätzliches ZIP findet keine Wiederholungen mehr.
Folgerung: für gemischte Backups ist ZIP trotzdem nützlich — schon-komprimierte Dateien bleiben gleich, unkomprimierte werden kleiner. „Du verlierst nichts."
Übergang zu Kap 3: jetzt schauen wir uns die konkreten Lossy-Pipelines an. Wie genau funktioniert JPEG? Was passiert in MP3? Wie komprimiert H.264 Video?
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/summary-kap02.png)
<!--
Zusammenfassung:
Zwei Wege, ein Ziel: Daten kleiner machen.
Verlustfrei (Lossless):
- Was: Redundanz raus
- Umkehrbar: ja
- Verfahren: RLE, Huffman, Deflate
- Formate: ZIP, PNG, FLAC, RAW
- Faktor: 2× – 5×
Verlustbehaftet (Lossy):
- Was: Irrelevanz raus
- Umkehrbar: nein
- Trick: Psychoakustik (Audio) / Psychovisualität (Bild)
- Formate: MP3, JPEG, H.264, WebP
- Faktor: 10× – 100×
Entscheidungsmatrix:
- Archiv/Code → Lossless
- Stream/Anzeige → Lossy
Faustregel: Werkzeug = Lossless. Konsum = Lossy.
In Kap 3 schauen wir uns die Pipelines konkret an (JPEG, MP3, H.264) — also wie ein Lossy-Algorithmus überhaupt entscheidet, was wegzuwerfen ist.
-->
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+987
View File
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---
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header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
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title: Inhalte — Bild, Audio, Video
---
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section.erklaerung table { font-size: 0.9rem; }
</style>
<!-- _class: lead -->
# Kapitel 3
## Inhalte — Bild, Audio, Video
<!--
Längere Sitzung (ggf. 2 Termine): drei Modalitäten, drei Pipelines, drei Format-Politiken.
Anschluss an Kap 2: dort haben wir Lossy-Prinzip kennengelernt (Psychoakustik, Psychovisualität). Hier zeigen wir die konkreten Pipelines — wie genau macht JPEG/MP3/H.264 das?
Bogen:
1. Bilder (Raster vs Vektor, JPEG-Pipeline, weitere Formate)
2. Audio (MP3-Pipeline-Recap, Format-Wahl)
3. Video (Container ≠ Codec, I/P/B-Frames, H.264 vs H.265 vs AV1)
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Drei Modalitäten, ein Prinzip
<!--
Anker im Alltag: Instagram, Spotify, YouTube. Was tun diese Plattformen?
- Instagram: zeigt Fotos (Bild)
- Spotify: spielt Musik (Audio)
- YouTube: streamt Video (Bild + Audio + Zeit)
Alle drei nutzen lossy Kompression. Alle drei nutzen Wahrnehmungs-Lücken. Aber die Pipelines sind verschieden.
Vorgriff: am Ende dieses Kapitels werdet ihr wissen, was in einer JPEG-Datei, in einer MP3-Datei und in einer MP4-Datei wirklich drinsteckt.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/kap03-eroeffner.png)
<!--
Tabellarische Übersicht zum Reduktions-Hebel pro Modalität:
- Bild (12-MP-Foto): RAW 36 MB → JPEG Q90 4 MB → JPEG Q50 800 KB (Faktor ×45)
- Audio (30 s Stereo): WAV 5,3 MB → MP3 192 kbit/s 720 KB → MP3 64 kbit/s 240 KB (Faktor ×22)
- Video (30 s 4K 30fps): Roh 12 GB → H.264 25 Mbit/s 94 MB → H.265 12 Mbit/s 45 MB (Faktor ×270)
Jede Reduktion nutzt eine andere Wahrnehmungs-Lücke:
- Bild → geringere Farbschärfe (Chrominanz vs Luminanz)
- Audio → Maskierung (lauter Ton überdeckt leise)
- Video → Frame-zu-Frame-Ähnlichkeit (Inter-Frame)
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion A: Bilder
<!--
Reihenfolge:
1. Raster vs Vektor (Konzept)
2. JPEG-Pipeline (6 Schritte)
3. Andere Formate (PNG, GIF, WebP, AVIF, SVG)
4. Format-Wahl-Matrix
5. Patent-Politik (warum WebP > JPEG XL)
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/raster-vs-vektor.png)
<!--
Zwei fundamentale Bild-Modelle:
**Raster:** Bild = Gitter aus Pixel-Farbwerten. Jede Position fest belegt.
- Beispiele: PNG, JPEG, GIF, WebP, RAW
- Vorteil: kann Fotos darstellen (kontinuierliche Tonwerte)
- Nachteil: feste Auflösung. Beim Vergrößern wird es pixelig.
**Vektor:** Bild = mathematische Anweisungen ("Punkt 30,110 → Punkt 90,170 → Punkt 250,30, Strichbreite 14").
- Beispiele: SVG, PDF, Schriftarten, Adobe Illustrator
- Vorteil: scharf bei jeder Größe (wird neu berechnet)
- Nachteil: kann keine Fotos (keine analytischen Beschreibungen für Megapixel von Pixeln)
Anwendung: Logo → Vektor. Foto → Raster. Icon → Vektor.
-->
---
# Raster vs. Vektor
| | Raster | Vektor |
|--|--------|--------|
| Was | Gitter aus Pixel-Werten | Mathematische Anweisungen |
| Speicher | wächst mit Auflösung | wächst mit Komplexität |
| Skalierung | pixelig beim Zoom | scharf bei jeder Größe |
| Geeignet für | Fotos, Screenshots | Logos, Icons, Schrift |
| Formate | PNG · JPEG · GIF · WebP | SVG · PDF · Schriftarten |
<!--
Klausurfähig. Geben Sie:
- ein Format zu jeder Spalte
- ein Anwendungsbeispiel zu jeder Spalte
- begründen warum Vektor bei Logos und Raster bei Fotos
Trick-Frage: kann man ein Foto in SVG speichern? Theoretisch ja (mit Millionen winziger Rechtecke), praktisch nein — wird dann viel größer als JPEG.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# JPEG — das Foto-Workhorse seit 1992
<!--
JPEG = Joint Photographic Experts Group, Standard seit 1992.
Bis heute das dominierende Foto-Format im Web (~70 % aller Web-Bilder). Warum?
- Sehr gute Kompression bei akzeptabler Qualität
- Patentfrei seit 2017 (vorher schon weitgehend lizenzfrei)
- Universelle Unterstützung in Browsern, OS, Druck
Aber: lossy. Jede Speicherung erzeugt Verlust. Wer ein JPEG immer wieder bearbeitet und speichert, baut Artefakte auf (Generation Loss).
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/jpeg-pipeline.png)
<!--
JPEG-Pipeline in 6 Schritten:
1. Farbraumkonversion: RGB → Y'CbCr. Helligkeit (Y) von Farbe (Cb, Cr) trennen.
2. Chroma-Subsampling 4:2:0: Cb und Cr auf 1/4 reduziert (Auge sieht Farbdetail nicht so scharf). LOSSY.
3. 8×8-Blöcke: Bild in kleine Kacheln teilen, jeder Block einzeln behandelt.
4. DCT (Diskrete Kosinus-Transformation): jeden Block in Frequenz-Komponenten zerlegen. Häufige Helligkeitsmuster werden sichtbar.
5. Quantisierung: hohe Frequenzen (Detail) werden gerundet. HIER passiert die hauptsächliche Lossy-Reduktion. Je niedriger die Qualitätsstufe, desto aggressiver.
6. Huffman-Coding: lossless. Häufige Werte bekommen kurze Codes, seltene Werte lange Codes.
Resultat: Foto-Datei ist 10× kleiner als RAW, sieht für das Auge fast identisch aus.
-->
---
# Schritt 1: RGB → Y'CbCr
![bg right:45% contain](./assets/Barn-yuv.png)
**Trick:** Helligkeit von Farbe **trennen**.
* **Y** = Luminanz (Helligkeit)
* **Cb** = blau-gelb-Differenz
* **Cr** = rot-grün-Differenz
Auge sieht **Y scharf**, **Cb/Cr grob.** Beide werden unabhängig komprimiert.
<!--
Diese Trennung ist verlustfrei — mathematische Umrechnung zwischen Farbräumen.
Y'CbCr ist auch der Farbraum, in dem Fernseh- und Video-Signale übertragen werden (BT.601, BT.709). Hat historische Gründe (kompatibel mit Schwarz-Weiß-TV: Y alleine = SW-Bild).
Nach diesem Schritt: keine Reduktion, aber Vorbereitung für Schritt 2.
-->
---
# Schritt 2: Chroma-Subsampling (4:2:0)
![bg right:48% contain](./assets/Common_chroma_subsampling_ratios_YCbCr_CORRECTED.svg.png)
**Y bleibt voll.** **Cb und Cr werden auf 1/4 reduziert** (2×2 Pixel teilen sich einen Farbwert).
- 4:4:4 = keine Reduktion
- 4:2:2 = horizontal halbiert
- **4:2:0 = JPEG-Standard, beide Richtungen halbiert**
**Lossy.** Speichermenge halbiert, sichtbarer Unterschied: null.
<!--
4:2:0-Notation kommt von alten Video-Standards. Erste Zahl = relative Y-Sample-Anzahl, zweite = Cb-Samples in Zeile 1, dritte = in Zeile 2.
Konsequenz: Bilder mit sehr feinen Farbkanten (z.B. roter Text auf grünem Hintergrund) können in 4:2:0-JPEG sichtbare Farbsäume haben. Deshalb ist JPEG für solche Inhalte schlechter als PNG.
Faustregel: 4:2:0 ist OK für Fotos. Für Text-Grafiken und Screenshots eher PNG nehmen.
-->
---
# Schritt 3 & 4: 8×8 Blöcke + DCT
Das Bild wird in **8×8-Pixel-Blöcke** zerlegt. *Jeder Block einzeln* weiterverarbeitet.
**DCT** (Diskrete Kosinus-Transformation) zerlegt jeden Block in **Frequenz-Komponenten:**
- niedrige Frequenz = grobe Helligkeitsänderungen (Hintergrund)
- hohe Frequenz = feines Detail (Kanten, Rauschen)
Beide Schritte sind **verlustfrei**. Sie bereiten Schritt 5 vor.
<!--
Warum 8×8? Trade-off:
- Größere Blöcke (z.B. 16×16): bessere Kompression, aber kostspieliger zu berechnen
- 8×8 wurde 1992 als guter Kompromiss gewählt; passt zu der damaligen Hardware
DCT-Aha:
- Ein Block, der nur eine Farbe ist → eine Frequenz-Komponente (Mittelwert)
- Ein Block mit feinen Streifen → viele hohe Frequenzen
- Die meisten realen Bildblöcke konzentrieren ihre Energie in den niedrigen Frequenzen
Pointe: nach DCT „sieht" man, was im Block wichtig ist. Schritt 5 wirft die unwichtigen hohen Frequenzen weg.
-->
---
# Schritt 5: Quantisierung — *hier* wird weggeworfen
Jeder DCT-Koeffizient wird durch einen Wert aus der **Quantisierungs-Tabelle** geteilt und gerundet.
**Niedrige Frequenzen** (wichtig): kleine Tabellen-Werte → wenig Rundung → bleiben erhalten.
**Hohe Frequenzen** (Detail): große Tabellen-Werte → starke Rundung → werden Null.
**Quality-Slider 100 → 1** ist nichts anderes als „aggressiver multiplizieren".
<!--
DCT-Koeffizienten in einem Block sehen typisch so aus:
[ 200, 50, 20, 5, 2, 1, 0, 0]
[ 60, 15, 8, 3, 1, 0, 0, 0]
[ 25, 8, 4, 1, 0, 0, 0, 0]
[ ...
Quantisierungs-Tabelle (Q90, ähnlich JPEG-Standard):
[ 3, 2, 2, 4, 6, 10, 13, 16]
[ 2, 2, 3, 4, 7, 15, 16, 14]
...
Division + Rundung:
[ 67, 25, 10, 1, 0, 0, 0, 0]
[ 30, 8, 3, 1, 0, 0, 0, 0]
[ 8, 4, 1, 0, 0, 0, 0, 0]
Die hohen Frequenzen sind Null geworden. Die NULL-Sequenzen werden in Schritt 6 sehr effizient huffman-kodiert.
Bei Quality 50 oder 10 sind die Werte in der Tabelle viel höher → viel mehr Nullen → kleinere Datei, aber sichtbare Artefakte (8x8-Blöcke werden sichtbar).
-->
---
# Schritt 6: Huffman-Coding (verlustfrei)
Die quantisierten Koeffizienten sind voller **Nullen** (die hohen Frequenzen).
**Huffman:** häufige Werte (= Nullen) bekommen **kurze Codes**, seltene Werte lange Codes.
Plus **Zigzag-Scan + RLE**: lange Null-Sequenzen → ein einziges Symbol.
**Resultat:** finale JPEG-Datei. Verlustfrei aus quantisierten Werten rekonstruierbar.
<!--
Huffman-Coding ist ein klassisches lossless-Verfahren, das auf der Häufigkeitsverteilung beruht. Es bezeichnet das gleiche Prinzip wie in ZIP — also kompatibel mit Kap 2.
Zigzag: die 8×8-Koeffizienten werden in Zigzag-Reihenfolge gelesen (von niedriger zu hoher Frequenz). Dadurch landen alle Nullen am Ende → können als „Rest ist Null" kodiert werden.
Konsequenz: nach Schritt 6 ist die Pipeline fertig. Die JPEG-Datei kann gespeichert/gesendet werden. Beim Anzeigen läuft die Pipeline rückwärts.
-->
---
# Memo: Die 6 JPEG-Schritte
| # | Schritt | Lossless / Lossy |
|---|---------|------------------|
| 1 | RGB → Y'CbCr (Farbraum) | Lossless |
| 2 | Chroma-Subsampling 4:2:0 | **Lossy** |
| 3 | 8×8 Blöcke | Lossless |
| 4 | DCT (Frequenz-Zerlegung) | Lossless |
| 5 | Quantisierung | **Lossy** (Haupt-Reduktion) |
| 6 | Huffman + Zigzag + RLE | Lossless |
Nur **2** der 6 Schritte verlieren Information.
<!--
Klausurfähig. Sechs Schritte. Reihenfolge wichtig. Lossy/Lossless-Status pro Schritt wichtig.
Eselsbrücke: „Farb-Sub-Block-DCT-Quant-Huff" → F-S-B-D-Q-H.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/Felis_silvestris_silvestris_small_gradual_decrease_of_quality_-_JPEG_compression.jpg)
<!--
Wikipedia-Bild: dieselbe Katze, fortschreitende JPEG-Kompression.
Links: kaum komprimiert (Quality ~100).
Mitte: mittlere Quality (~50).
Rechts: extreme Kompression (Quality ~10) → 8×8-Blöcke sichtbar, Farbsäume, Detail-Verlust.
Studis erkennen das aus dem Alltag:
- WhatsApp-Bilder, die durch viele Hände gingen → JPEG-Generation-Loss
- Screenshots, die als JPEG gespeichert wurden → unscharfe Schrift
- Instagram-Posts, die mehrfach re-uploaded wurden → wächsende Artefakte
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Andere Bildformate
<!--
JPEG ist der König — aber für bestimmte Anwendungen gibt es bessere Alternativen.
Übersicht:
- PNG: lossless, mit Transparenz
- GIF: alt, animiert, max. 256 Farben
- WebP: Googles JPEG-Killer
- AVIF: AV1-basiert, noch effizienter
- SVG: vektor, skalierbar
-->
---
# Bildformate im Überblick
| Format | Typ | Loss | Transparenz | Animation | Stärke |
|--------|-----|------|------------|-----------|--------|
| **JPEG** | Raster | Lossy | ✗ | ✗ | Fotos |
| **PNG** | Raster | Lossless | ✓ | ✗ | Logos, Screenshots |
| **GIF** | Raster | Lossless | 1-bit | ✓ | Memes, Sticker |
| **WebP** | Raster | beides | ✓ | ✓ | Modern Web |
| **AVIF** | Raster | beides | ✓ | ✓ | Höchste Qualität bei kleinster Datei |
| **SVG** | Vektor | Lossless | ✓ | ✓ (mit JS/CSS) | Logos, Icons |
<!--
- PNG: ältester moderner Lossless-Standard, seit 1996 (als Patent-freier GIF-Ersatz entstanden).
- GIF: 1987, eingeschränkt auf 256 Farben, animationsfähig — daher heute der Meme-Veteran.
- WebP: Google 2010, soll JPEG ersetzen. Ist 25-35% kleiner als JPEG bei gleicher Qualität.
- AVIF: 2019, basiert auf AV1-Video-Codec. ~50% kleiner als JPEG, ~20% kleiner als WebP.
- SVG: 2001, das einzige Vektor-Format hier. Skaliert ohne Verlust.
Quality-Bewusstsein: SVG ist nicht „Konkurrenz" zu Raster-Formaten — sie lösen verschiedene Probleme.
-->
---
# Wann welches Bildformat?
| Anwendung | Format | Warum |
|-----------|--------|-------|
| Foto im Web (Insta, News) | **JPEG** oder **WebP** | klein, Foto-optimiert |
| Foto-Archiv (RAW) | **RAW**, **TIFF**, **DNG** | nichts verlieren |
| Logo, Icon (skalierbar) | **SVG** | wird neu berechnet |
| Logo als Raster | **PNG** | Transparenz + scharfe Kanten |
| Screenshot mit Text | **PNG** | scharfe Buchstaben |
| Animiertes Sticker | **GIF** oder **WebP** | beide animierbar |
| Foto in höchster Modern-Qualität | **AVIF** oder **WebP** | bessere Kompression als JPEG |
<!--
Klausurfähig: gegeben ein Anwendungsfall, welches Format und warum?
Sub-Frage: was schief geht, wenn ich JPEG für ein Logo nehme? → unscharfe Ränder + sichtbare Artefakte.
Sub-Frage: warum nicht immer AVIF? → Browser-Support (manche ältere Browser können AVIF noch nicht), Tool-Kompatibilität, Workflow-Etablierung.
-->
---
# Patent-Politik — warum WebP, nicht JPEG XL?
**WebP** (Google, 2010): lizenzfrei. Chrome supportet von Anfang an. Heute überall.
**JPEG XL** (2021): technisch überlegen — bessere Kompression, lossless+lossy in einem Format, JPEG-kompatibel. Sollte JPEG ablösen.
**Google entfernte Chrome-Support für JPEG XL im Februar 2023.** Begründung: „nicht genug ökosystem-traction". Inoffiziell: WebP ist Google's eigenes Format.
→ **Patent-Politik schlägt technische Überlegenheit.** Wer den Browser kontrolliert, kontrolliert das Format.
<!--
Diese Geschichte zeigt: die Wahl von Bildformaten ist nicht nur technisch, sondern politisch.
JPEG XL hatte alles für sich:
- Bessere Lossy-Kompression als JPEG, WebP, AVIF
- Bessere Lossless-Kompression als PNG
- Erlaubt lossless-Konvertierung von altem JPEG (=> zukunftssicher)
- Patentfrei
Aber: Google deklarierte 2023, Chrome supportet JPEG XL nicht. Damit war das Format faktisch tot — weil >70 % aller Browser Chrome-basiert sind.
Bittersüße Lektion: technische Standards setzen sich nicht durch Verdienst durch, sondern durch Marktmacht. AVIF (auch Google) bleibt — JPEG XL nicht.
Apple supportet JPEG XL ironischerweise in macOS Sonoma + Safari 17 (2023). Ein seltener Fall, wo Apple offener ist als Google.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion B: Audio
<!--
Audio ist kürzer als Bilder, weil wir die Grundlagen (Sampling, Bittiefe, Datenrate, Nyquist) bereits in Kap 1 hatten. Hier nur:
- Recap Sampling + Bittiefe
- MP3-Trick konkret (Maskierung)
- Bitrate-Stufen verstehen
- Format-Wahl-Matrix
-->
---
# Sampling + Bittiefe — Recap aus Kap 1
**Sampling Rate** (Hz): wie oft messen wir pro Sekunde.
**Bittiefe** (bit): wie fein jede Messung.
**Datenrate** = Sample Rate × Bittiefe × Kanäle.
**CD-Audio:** 44,1 kHz × 16 bit × 2 = **1,4 Mbit/s** → ~10 MB/Min.
**Wir wollen:** ~1 MB/Min (10× kleiner). *Wie?*
<!--
Anschluss zu Kap 1 (Nyquist): unkomprimierte Audio ist 10 MB/Min. Streaming geht aber mit 1 MB/Min. Lösung: MP3 (oder AAC, OPUS).
Diese Folie ist nur Recap. Der eigentliche Inhalt kommt nächste Folie.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/psychoakustik-grafik.png)
<!--
Erinnerung aus Kap 2: Maskierung.
Ein lauter Ton (Masker) macht in seiner Frequenz-Umgebung leise Töne unhörbar.
MP3-Pipeline:
1. Audio in 32 Frequenz-Bänder unterteilen (Filterbank)
2. Psychoakustisches Modell anwenden — pro Band: was ist hörbar?
3. Quantisierung — nicht-hörbares wegwerfen
4. Huffman-Coding der Rest-Daten
Pointe: typischerweise 90 % der Daten weggeworfen, ohne dass im Alltag etwas vermisst wird.
Die Pipeline selbst ist mathematisch komplexer als JPEG (echte Filterbank statt einfacher DCT), aber das Prinzip ist gleich:
- Wahrnehmungs-Modell
- Quantisierung (lossy)
- Huffman (lossless)
-->
---
# Bitrate — der Qualitäts-Knopf
| Bitrate | Anwendung | Hörbar? |
|---------|-----------|---------|
| **64 kbit/s** | Sprachnachricht WhatsApp | dumpf, hörbar schlechter |
| **128 kbit/s** | YouTube-Audio, frühe MP3s | mittel, viele hören Unterschied |
| **192 kbit/s** | Spotify Free | gut für Alltag |
| **320 kbit/s** | Spotify Premium „sehr hoch" | praktisch CD-Qualität |
| **1 411 kbit/s** | CD (unkomprimiert) | Referenz |
**Faustregel:** je höher die Bitrate, desto mehr Detail bleibt erhalten — *aber Diminishing Returns ab ~256 kbit/s.*
<!--
Spotify-Premium-Stufen:
- Niedrig: 24 kbit/s (selten benutzt)
- Normal: 96 kbit/s
- Hoch: 160 kbit/s
- Sehr hoch: 320 kbit/s (nur Premium)
Spotify HiFi (lossless 1411 kbit/s): seit Jahren angekündigt, immer wieder verschoben.
Pointe: für die meisten Anwendungen reicht 192 kbit/s. Wer mehr will, sollte FLAC nehmen (nicht MP3).
-->
---
# Audio-Format-Landschaft
| Format | Loss | Anwendung | Bitrate |
|--------|------|-----------|---------|
| **WAV** | Lossless | Studio-Master, Wave-Editor | 1.411 kbit/s (CD) |
| **FLAC** | Lossless | Audiophile, Archiv | ~700 kbit/s (CD-Kompression) |
| **MP3** | Lossy | Universalformat, älter | 128-320 kbit/s |
| **AAC** | Lossy | Apple, YouTube, modern | 128-256 kbit/s |
| **OGG / Vorbis** | Lossy | Open-Source, Spotify (alt) | 128-320 kbit/s |
| **Opus** | Lossy | WhatsApp Call, Zoom | 6-510 kbit/s |
<!--
Wichtig:
- WAV ist nur ein Container. Inhalt ist roh PCM (oder seltener lossless-komprimiert).
- FLAC = lossless, aber komprimiert (Faktor 2-3 gegenüber WAV).
- AAC ist technisch besser als MP3 (ca. 30% kleiner bei gleicher Qualität), aber Patent-Lizenzen.
- Opus ist der moderne Open-Source-Codec für Sprache UND Musik. Variable Bitrate.
-->
---
# Audio-Format-Wahl
| Anwendung | Format | Warum |
|-----------|--------|-------|
| Spotify-Stream | **AAC** oder **MP3 192+** | Kompression, breite Unterstützung |
| Studio-Master | **WAV** oder **FLAC** | Bit-genau erhalten |
| Sprachnachricht | **Opus** oder **AAC-LD** | für Sprache optimiert, niedrige Bitrate |
| Podcast-Distribution | **MP3 128 kbit/s** | universelle Unterstützung |
| HiFi-Audiophile | **FLAC** | lossless, kleiner als WAV |
| Archiv eigener Aufnahmen | **FLAC** oder **WAV** | nichts verlieren |
<!--
Klausurfähig: gegeben ein Anwendungsfall, welches Format?
Trick-Frage: warum nicht MP3 320 für Studio? → Lossless ist immer noch verlustfrei besser. Wer mastern will, braucht das.
Trick-Frage 2: warum nicht WAV für Spotify? → Daten-Volumen zu hoch fürs Streaming.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — Spotify-Bitrate live
Auf eurem Handy:
1. Spotify Premium-Setting auf **Niedrig (24 kbit/s)** umstellen
2. Lieblings-Track mit **Kopfhörer** anhören. Auf Höhen achten.
3. Auf **Sehr hoch (320 kbit/s)** umstellen
4. Gleicher Track. Vergleichen.
**Was fällt auf?** Welche Frequenzen verschwinden zuerst?
<!--
Pädagogisch: Studis hören selber, was der psychoakustische Codec wegwirft.
Erwartung:
- 24 kbit/s: hochfrequente Detail weg (Cymbal, „s"-Töne), Stimme klingt dumpf
- 320 kbit/s: praktisch identisch mit CD
Diskussion: für welche Hörsituation braucht ihr 320? (Studio-Kopfhörer, gute Anlage) Für welche reicht 96? (Smartphone-Lautsprecher).
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion C: Video
<!--
Video = Bild + Zeit + Audio.
Drei Konzepte zentral:
1. Container ≠ Codec (DAS Missverständnis)
2. Inter-Frame-Kompression (Frame-zu-Frame-Ähnlichkeit nutzen)
3. Codec-Landschaft (H.264, H.265, VP9, AV1) + Patent-Politik
Wir bauen auf JPEG auf — Inter-Frame nutzt JPEG-ähnliche DCT-Kompression pro Frame, plus Zeitliches.
-->
---
# Pixel × Pixel × Hz = Datenflut
**Roh-Video 4K @ 60 fps:**
```
3 840 × 2 160 Pixel × 3 Byte × 60 fps = 1,49 GB/s
```
**Pro Minute:** ~90 GB. *Pro Stunde:* ~5,3 TB.
Eine 1-TB-SSD wäre nach **~11 Minuten** voll.
→ **Ohne Kompression ist Streaming unmöglich.**
<!--
Diese Rechnung ist klausurfähig und sollte beeindrucken:
- Pixel pro Frame: 3840 × 2160 = ~8,3 Millionen
- Byte pro Pixel: 3 (RGB)
- Frame pro Sekunde: 60
- Resultat: 1,5 GB/s
Vergleich:
- Heim-Bandbreite: ~25 Mbit/s = 3 MB/s. 500× zu langsam für rohes 4K.
- 4G-Mobilfunk: ~50 Mbit/s = 6 MB/s. Immer noch 250× zu langsam.
- Netflix 4K-Stream: 25 Mbit/s. Erreicht durch Kompression. Faktor 480.
Die Kompression ist hier nicht „nice to have" — sie ist die Voraussetzung, dass es Video-Streaming überhaupt gibt.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/container-vs-codec.png)
<!--
Das ist DER zentrale Missverständnis-Punkt bei Video. Studis denken oft, „MP4" oder „MKV" sei das Format des Videos. Stimmt nicht. Es ist nur die Hülle.
Konkretes Beispiel: zwei `.mp4`-Dateien:
- A: H.264-Video + AAC-Audio
- B: H.265-Video + Opus-Audio
Beide haben die Endung .mp4. Aber A spielt überall, B braucht moderne Player.
Tool: `mediainfo <datei>` zeigt Container UND Codec.
Klausurfähig.
-->
---
# Was ist in einem Container?
```
MP4-Container
├── Video-Spur (H.264, codec: avc1)
├── Audio-Spur (AAC, codec: mp4a)
├── Untertitel-Spur (TTML, optional)
└── Metadaten (Titel, Erstellungsdatum, Bitrate, GOP-Struktur, ...)
```
Container regelt:
- **Sync** zwischen Spuren (Audio passt zum Bild)
- **Seeking** (Springen im Video)
- **Streaming-Sicherheit** (Header früh genug)
<!--
Container vs Codec:
- Container = Datei-Format (.mp4, .mkv, .webm)
- Codec = Algorithmus (H.264, H.265, AV1)
Vergleich aus dem Alltag:
- Container ≈ Buchdeckel (Hardcover, Paperback, E-Book)
- Codec ≈ Sprache des Texts (Englisch, Deutsch, übersetzt)
Ein und das selbe Buch (= Video) kann in verschiedenen Buchdeckeln (Containern) und verschiedenen Sprachen (Codecs) existieren.
Konkrete Tools:
- ffmpeg: kann Container und Codec wechseln
- mediainfo: zeigt was in einer Video-Datei drin ist
- HandBrake: GUI für Encoding
-->
---
# Inter-Frame — die zentrale Idee
![bg right:40% contain](./assets/iframe-pframe-diagram.png)
Aufeinanderfolgende Frames sind **fast gleich**. Statt jedes ganz speichern: nur **Differenz**.
Drei Frame-Typen:
* **I** (Intra) — ganzes Bild
* **P** (Predicted) — Diff zum vorigen
* **B** (Bidirectional) — Diff zu vorigem + nächstem
<!--
Inter-Frame ist DER Trick, der Video-Kompression überhaupt möglich macht.
Ohne Inter-Frame wäre 4K-Video ~480× kleiner als roh (nur durch Intra-Kompression). Mit Inter-Frame: ~10.000× kleiner. Das ist Streaming-tauglich.
GOP (Group of Pictures): typische Anordnung
- IBBPBBPBBPBBP...IBBPBBP...
- Alle 1-3 Sekunden ein I-Frame (Seeking-Anker)
- Dazwischen P- und B-Frames
B-Frames sind effizienter als P-Frames (haben zwei Vorlagen), aber teurer zu enkodieren.
-->
---
# I, P, B — Frame-Typen
| Typ | Vollname | Was drin | Größe |
|-----|----------|----------|-------|
| **I** | Intra-coded | Komplettes Bild (wie JPEG) | groß |
| **P** | Predicted | „Was hat sich seit voriges I/P geändert" | mittel |
| **B** | Bidirectional | „Was zwischen vorigem und nächstem I/P" | klein |
Typische GOP: `I B B P B B P B B P B B I ...` (alle 1–3 Sekunden ein I-Frame).
<!--
Klausurfähig: was sind I/P/B-Frames? Welche ist die größte? Warum brauchen wir I-Frames trotzdem (Seeking, Stream-Start, Fehlerresistenz)?
GOP = Group of Pictures.
I-Frame als Seeking-Anker:
- Wenn man im Video an einer Stelle springt, kann der Player nur an I-Frames anfangen
- Zwischen I-Frames muss Player VOM letzten I-Frame ab dekodieren bis zur Spring-Stelle
Daher: I-Frames sollten nicht zu selten sein (sonst langsames Seeking), aber auch nicht zu häufig (sonst weniger Kompression).
-->
---
# Motion Compensation
Ein Block aus dem vorigen Frame wird **verschoben** — nicht neu kodiert.
P-Frame speichert:
1. Bewegungsvektor (z.B. „Block A: +5 Pixel rechts, +2 Pixel runter")
2. Differenz zum verschobenen Block
**Resultat:** Auto-Fahrt vor stehender Kamera → P-Frames mini-klein.
<!--
Motion Compensation ist der eigentliche „magic move" der Video-Kompression.
Bei einer Kamerafahrt (Schwenk) ist der Großteil des Bildes nur „verschoben". Der Codec sucht für jeden 16×16- oder 32×32-Block im neuen Frame den am besten passenden Block in einem Referenz-Frame und speichert nur:
- Position dieses Referenz-Blocks
- Differenz (das, was sich tatsächlich geändert hat)
Für statische Szenen mit reden den Personen: P-Frames sind oft ~5 % der I-Frame-Größe.
Encoding ist asymmetrisch: Encoder muss diese Block-Suche durchführen → teuer. Decoder bekommt nur die fertigen Vektoren → billig. Deshalb ist Video-Encoding viel langsamer als -Decoding.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Die Codec-Landschaft
<!--
H.264 → H.265 → AV1 → ?
Vier Generationen:
- H.264 (2003): der dominierende Codec, überall, lizenzpflichtig aber gnädig
- H.265 (2013): 50% effizienter, aber Patent-Chaos (mehrere Patent-Pools)
- VP9 (2013): Google-Antwort, lizenzfrei
- AV1 (2018): Industrie-Allianz, lizenzfrei, beste Kompression
Politik schlägt Technik. Ein guter Codec, der teuer ist, setzt sich nicht durch — siehe H.265.
-->
---
# H.264 / AVC — der Workhorse
**2003** • dominierender Video-Codec seit Smartphone-Ära.
Wo überall verwendet:
- YouTube (Hauptcodec)
- Zoom, Teams, Meet
- Netflix (HD-Streams)
- Smartphones (alle iOS-Aufnahmen, viele Android)
Patente: MPEG-LA-Pool. Lizenzkosten **moderat**, viele Hersteller decken die Kosten in der Hardware ab.
<!--
H.264 hat sich durchgesetzt weil:
- Technisch deutlich besser als sein Vorgänger (MPEG-2)
- Hardware-Decoder seit ~2010 in jedem Smartphone-Chip
- Patente sind kostspielig, aber überschaubar (vergleichbar mit JPEG/MP3 in den 90ern)
Trotz Alter (~22 Jahre) immer noch der Standard. Effizienter sind H.265 und AV1, aber Kompatibilität und Patent-Klarheit halten H.264 lebendig.
-->
---
# H.265 / HEVC — Patent-Chaos
**2013** • technisch ~50 % effizienter als H.264.
**Aber:** drei separate Patent-Pools, intransparente Lizenzkosten.
Resultat:
- **Apple** macht alles in H.265 (HEIC-Fotos, iOS-Video) — bezahlt Lizenzen
- **YouTube, Netflix** verzichten weitgehend — zu teuer + risikoreich
- **Industrie-Reaktion:** Allianz für Open Media (AOMedia) gegründet, baut AV1
<!--
H.265 ist der Lehrbuch-Fall für „technisch überlegen, kommerziell gescheitert".
Drei Patent-Pools (MPEG-LA, HEVC Advance, Velos Media) wollten alle separat Lizenzgebühren. Niemand wusste, was das Gesamt-Paket kostet. Software-Hersteller (Browser, Encoder) konnten kein realistisches Budget machen.
YouTube und Netflix haben deshalb H.265 für ihre Streaming-Operationen meiden lassen. Investierten stattdessen in VP9 (Google) und AV1 (AOMedia).
Apple ist mit HEIC ein Sonderfall: Apple hat genug Kapital, um die Lizenzen aller drei Pools zu zahlen, und nutzt H.265 für die kameraseitige Aufnahme.
Pointe: ein guter Codec ohne klare Lizenz-Situation ist tot für die Industrie.
-->
---
# VP9 + AV1 — die offene Antwort
**VP9** (Google, 2013): lizenzfrei, ähnlich effizient wie H.265.
- YouTube nutzt es für 4K-Streams (Chrome, Firefox).
**AV1** (Alliance for Open Media, 2018): Konsortium aus Google, Mozilla, Netflix, Amazon, Apple, ARM, Microsoft, Cisco, Intel, NVIDIA...
- **Lizenzfrei.** **30 % effizienter als H.265.**
- Hardware-Decoder seit ~2021 verfügbar (M1, Snapdragon 888+).
- YouTube, Netflix, Twitch streamen schon AV1.
<!--
AV1 ist die Industrie-Antwort auf das H.265-Patent-Desaster.
Bei AV1 standen die wichtigsten Internet-Player zusammen und sagten: „wir bauen einen Codec, der allen gehört, lizenzfrei ist und mindestens so gut wie H.265". 2018 war der Standard fertig.
Heute:
- YouTube streamt 4K viel in AV1
- Netflix streamt AV1 wo Decoder verfügbar
- Twitch ebenfalls
- Chrome, Firefox, Edge supportet AV1 nativ
- Safari supportet seit macOS 13/Apple-M3-Chip
Hardware ist der Engpass: AV1 ist rechenintensiver zu enkodieren als H.264. Aber für die Studis, die einfach Videos schauen, ist das nicht relevant.
Pointe: politisch gewinnt der „offene" Codec, wenn die Industrie es will. Bei AV1 hat sie es gewollt.
-->
---
# Patent vs. Open — warum AV1?
| Codec | Effizienz | Patent | Adoption (2026) |
|-------|-----------|--------|-----------------|
| H.264 | Baseline | Lizenz (MPEG-LA) | ~80 % aller Videos |
| H.265 | +50 % | 3 Patent-Pools, chaotisch | nur Apple |
| VP9 | ~H.265 | lizenzfrei (Google) | YouTube 4K |
| **AV1** | **+30 % über H.265** | **lizenzfrei (Allianz)** | **YouTube, Netflix, Twitch** |
**Die Lektion:** technisch beste Lösung gewinnt nicht. *Lizenz-klare* beste Lösung gewinnt.
<!--
Klausurfähig: warum hat AV1 H.265 abgelöst, wenn beide ähnlich effizient sind?
Antwort: Patent-Politik. H.265 hat drei Patent-Pools, AV1 ist lizenzfrei. Industrie-Konsortium hat AV1 finanziert, weil sie nie wieder einem MPEG-LA-Pool ausgeliefert sein wollten.
Sub-Frage: warum nicht VP9? → AV1 ist effizienter (~30 %), und alle wichtigen Player stehen dahinter (statt nur Google).
-->
---
# 4K-Stream vs. Heim-Bandbreite
| Auflösung | Bitrate (H.265/AV1) | Heim-Bandbreite nötig |
|-----------|---------------------|----------------------|
| 480p (SD) | 1 Mbit/s | jeder Anschluss |
| 720p (HD) | 3 Mbit/s | DSL ausreichend |
| 1080p (Full HD) | 8 Mbit/s | DSL-25 + |
| **4K (UHD)** | **25 Mbit/s** | **Glasfaser oder Kabel** |
| 4K HDR | 35 Mbit/s | Kabel-Premium |
| 8K | ~100 Mbit/s | Glasfaser-200 |
**Spotify-Audio dagegen:** Highest = 320 kbit/s = 0,3 Mbit/s. *80× weniger als ein 4K-Stream.*
<!--
Diese Folie zeigt: Video ist die mit Abstand bandbreitenhungrigste Anwendung im Internet.
Konkret in DE (2026 Stand):
- VDSL 50 Mbit/s ist Standard → reicht für 1080p, gerade so für 4K
- Glasfaser 250 Mbit/s in Großstädten → 4K kein Problem
- Mobilfunk 5G ~100 Mbit/s → 4K möglich
Konsequenz: ein 4K-Netflix-Stream allein nutzt einen typischen 50-Mbit-Anschluss zur Hälfte. Wenn der Mitbewohner auch streamt, wird's eng.
Anschluss zum nächsten Kapitel (Kap 4): „Wie kommen die Daten überhaupt zu meinem Gerät?" → Speichermedien und Schnittstellen.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — drei Übungen
**Bild:**
[Squoosh.app](https://squoosh.app) öffnen. Eigenes Foto in JPEG vs WebP vs AVIF konvertieren. Größe + Qualität vergleichen.
**Audio:**
Spotify Premium-Bitrate von 24 auf 320 kbit/s wechseln. Lieblings-Track anhören. Was fällt auf?
**Video:**
`mediainfo` (CLI oder GUI) auf eine eigene Video-Datei. Welcher Container? Welcher Codec? Welche Bitrate?
<!--
Drei Übungen, eine pro Modalität. Jede sollte ~5-10 Min dauern.
Tool-Empfehlungen:
- Squoosh.app (Browser, kein Install) — Google's Foto-Komprimierer
- mediainfo: brew install mediainfo / sudo apt install mediainfo
- Spotify: integriert
Pädagogisches Ziel: Studis sollen das Gelernte am eigenen Material durchspielen.
-->
---
# Zusammenfassung
**Drei Modalitäten, ein Prinzip:** Wahrnehmungs-Lücken als Hebel.
| | **Bild** | **Audio** | **Video** |
|--|----------|-----------|-----------|
| Lossy-Trick | Chroma-Subsampling + DCT-Quantisierung | Maskierung + Hörschwelle | Inter-Frame + JPEG-pro-Frame |
| Standardformat | JPEG | MP3/AAC | H.264 / AV1 |
| Reduktion | ~10× | ~10× | ~100× |
| Format-Politik | WebP > JPEG XL (Google) | MP3-Patent → AAC | H.265-Chaos → AV1 |
**In Kap 4** schauen wir uns an, *wie* diese Daten zu eurem Gerät kommen — und welche Schnittstelle dabei der Engpass ist.
<!--
Recap:
Drei Modalitäten:
- BILD: Raster vs Vektor. JPEG-Pipeline 6 Schritte (Farbraum, Chroma-Sub, Blöcke, DCT, Quant, Huffman). PNG/GIF/WebP/AVIF/SVG-Landschaft. Patent-Politik (WebP vs JPEG XL).
- AUDIO: Sampling+Bittiefe-Recap. MP3-Maskierung. Bitrate-Stufen 128/192/320. Format-Landschaft (WAV/FLAC/MP3/AAC/Opus).
- VIDEO: Container ≠ Codec. I/P/B-Frames. Motion Compensation. Codec-Landschaft (H.264/H.265/VP9/AV1). AV1-Patent-Politik.
Großes Thema dahinter: Wahrnehmung als Hebel. Was wir nicht sehen/hören → wegwerfen. Das ist die ganze Magie hinter Lossy.
Anschluss Kap 4: jetzt wissen wir, WAS in einer JPEG/MP3/MP4-Datei drin ist. Jetzt: wie kommt es zu uns? Speicher + Schnittstellen.
-->
slides/223015b-2026/04-speicher-schnittstellen.md
+588
View File
@@ -0,0 +1,588 @@
---
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header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026"
title: Speicher und Schnittstellen
---
<style>
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</style>
<!-- _class: lead -->
# Kapitel 4
## Speicher und Schnittstellen
<!--
Eine Stunde, eine Frage: *Wo wohnen die Bytes — und wie reisen sie zwischen Geräten?*
Anschluss an Kap 3: dort haben wir gesehen, was in einer JPEG/MP3/MP4 drin ist (Inhalt). Hier: wo lebt diese Datei (Speicher) und wie kommt sie auf den Bildschirm (Schnittstellen).
Bogen:
1. Speicher: HDD vs SSD, Filesystems, Backup
2. PIVOT: wie reisen die Bytes?
3. Schnittstellen: USB-C-Chaos, HDMI/DP/TB/Ethernet/WiFi
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/kap04-eroeffner.png)
<!--
Datei-Reise als Pipeline: SSD → Laptop → GPU → Monitor → Auge.
Pro Etappe ein Engpass:
- USB 4 / Thunderbolt 4: 3 200 MB/s
- PCIe 4.0 (intern Laptop): ~7 000 MB/s
- HDMI 2.1 zum Monitor: 2 200 MB/s
- Licht zum Auge: visuell
Pro Sekunde bei 4K60: 24 MB pro Frame × 60 fps = 1,4 GB/s reiner Pixel-Strom, der NIE als Datei vorliegt.
Pointe: Speicher und Schnittstelle sind keine zwei Themen — sie sind die zwei Seiten desselben Engpasses. Wo Bytes wohnen, entscheidet, wie schnell sie reisen können. Wo sie reisen, entscheidet, wo sie wohnen müssen.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion A: Speicher — wo wohnen die Bytes?
<!--
Reihenfolge:
1. HDD-Mechanik
2. SSD-Flash
3. HDD vs SSD: Vergleich + wann was
4. Filesystems: FAT32 / NTFS / APFS / ext4
5. Backup-Praxis: 3-2-1-Regel
-->
---
# HDD — Magnetscheibe mit beweglichen Köpfen
**Hard Disk Drive.** Erfunden 1956 (IBM RAMAC). Bis 2010 das Standard-Speichermedium.
- **Magnetisierte** Bereiche auf rotierender Platter (5.400–15.000 U/min)
- Schreib-/Lese-**Kopf** schwebt auf Luftpolster (~5 nm Abstand)
- **Spuren** (konzentrische Kreise) + **Sektoren** (Tortenstück-Abschnitte)
- **Bewegliche Teile** → Verschleiß, Geräusch, Stoß-empfindlich
<!--
Mechanik:
- Platter dreht permanent, Kopf bewegt sich radial
- Latenz: Kopf muss zur richtigen Spur (Seek Time, 5-10 ms) + Platter muss richtigen Sektor unter den Kopf bringen (Rotational Latency, ~3 ms bei 7200 rpm)
- Sequenzieller Zugriff schnell (Kopf bleibt auf Spur), zufälliger Zugriff langsam
Lebensdauer: typisch 5-10 Jahre bei moderater Nutzung. MTBF ~1 Mio Stunden. Lagerung ohne Strom: Magnetfeld hält jahrzehntelang.
-->
---
# SSD — Speicher ohne Mechanik
**Solid State Drive.** Massentauglich seit ~2010. Heute Standard für OS-Disks.
- **Flash-Speicher** (NAND): Elektronen in Floating Gates speichern Bits
- **Keine beweglichen Teile** → kein Geräusch, kein Stoß-Risiko
- **NVMe-Protokoll** (PCIe-direkt) → 5–14 GB/s im Vergleich zu HDD-200 MB/s
- **Schreibzyklen begrenzt** (TLC: ~3 000 P/E-Zyklen pro Zelle)
<!--
Flash-Technik:
- Floating Gate Transistor speichert Ladung
- TLC = Triple-Level Cell, 3 Bits pro Zelle = 8 Spannungs-Stufen
- Wear Leveling: Controller verteilt Schreibvorgänge gleichmäßig über alle Zellen
- TRIM: OS sagt Controller welche Blöcke „nicht mehr gebraucht" → Garbage Collection
Lebensdauer in der Praxis: ~5-10 Jahre bei Consumer-Nutzung. Höher bei Enterprise.
NVMe vs SATA:
- SATA-SSD: max. ~600 MB/s (Bus-Limit)
- NVMe-SSD über PCIe 4.0: ~7 000 MB/s
- PCIe 5.0 (neuere Macs): bis ~14 000 MB/s
-->
---
# HDD vs. SSD
![bg right:40% contain](./assets/hdd-ssd-comparison.png)
| | HDD | SSD |
|--|-----|-----|
| Technik | Mechanik | Flash |
| Geschwindigkeit | 50–250 MB/s | 500–14.000 MB/s |
| Latenz | ~10 ms | ~0,1 ms |
| Preis/TB (2026) | ~20 € | ~70 € |
| Lebensdauer | ~5–10 Jahre | ~5–10 Jahre |
| Geräusch | hörbar | lautlos |
| Stoß-empfindlich | ja | nein |
<!--
HDD-Vorteile: viel Kapazität für wenig Geld. Lange archivierbar im Schrank.
SSD-Vorteile: schnell, leise, robust. Aber teurer pro TB.
Klausurfähig: gegeben ein Anwendungsfall, HDD oder SSD?
- Betriebssystem: SSD (schnell)
- Backup-Archiv: HDD (billig)
- Server für Foto-Speicher: HDD (Kapazität)
- Laptop (mobil): SSD (Stoß)
- Video-Bearbeitung: SSD (Throughput)
-->
---
# Wann nehme ich was?
| Anwendung | Empfehlung | Begründung |
|-----------|------------|------------|
| Betriebssystem auf dem Laptop | **NVMe-SSD** | Geschwindigkeit, Boot |
| Eigene Foto-Library (10 TB+) | **HDD** | Kapazität, Preis |
| Server für Logfiles | **HDD oder SSD** | je nach Schreib-Last |
| Externes Backup-Archiv | **HDD** | billig, ok wenn langsam |
| Mobile Workstation (Reise) | **SSD** | Stoß, Geräusch |
| Edit-Drive für 4K-Schnitt | **NVMe-SSD** | Throughput für Video |
| Langzeitarchiv 10+ Jahre | **LTO-Band + M-DISC** | Langlebigkeit |
<!--
Klausurfähig. Trick-Frage: warum nicht alles SSD? → Preis pro TB. Faktor 3-5× teurer.
Cloud-Speicher (iCloud, Google Drive, Dropbox) ist physisch HDD/SSD/LTO in Rechenzentren — kein eigenes Medium, sondern Zugriffsmethode.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Filesystems — die Sprache des Speichers
<!--
Filesystem = Buchhaltungs-System des Speichermediums.
Welche Datei wo wohnt, welche Blöcke frei sind, wer welche Datei darf lesen.
Studierende kommen damit in Kontakt:
- USB-Stick formatieren (Dialog frägt: FAT32 / exFAT / NTFS / APFS?)
- "warum kann ich 5-GB-Video nicht auf USB ziehen?" — FAT32-Limit
- "Mac kann von Windows-USB lesen aber nicht schreiben" — NTFS-Asymmetrie
-->
---
# Was macht ein Filesystem?
**Vier zentrale Aufgaben:**
1. **Datei-Tabelle:** welche Datei wohnt wo? (Block-Adressen)
2. **Frei-Liste:** welche Blöcke sind ungenutzt?
3. **Verzeichnisbaum:** Ordner-Hierarchie
4. **Metadaten:** Berechtigung, Erstell-Zeit, Letzt-Änderung, Eigentümer
Ein Speichermedium **ohne Filesystem** ist nur ein langer Strom von Bytes — niemand weiß, was wo ist.
<!--
Analog: ein Buch ohne Inhaltsverzeichnis. Du müsstest jede Seite durchblättern um zu wissen, wo Kapitel 5 anfängt.
Filesystem = Inhaltsverzeichnis + Stichwortregister + Wer-darf-was-Liste.
Wenn du einen USB-Stick „formatierst", wird das Filesystem neu angelegt — die existierenden Daten sind dann logisch weg (aber physisch oft noch da, deshalb Sicherheitslücke bei Verkauf).
-->
---
# Filesystem-Landschaft
| Filesystem | Wo verbreitet | Max. Dateigröße | Besonderheit |
|-----------|---------------|----------------:|--------------|
| **FAT32** | USB-Sticks, SD-Karten alt | **4 GB** | universell, alt |
| **exFAT** | USB-Sticks modern | 16 EB | wie FAT, ohne 4-GB-Limit |
| **NTFS** | Windows | 16 EB | Standard seit Win 2000 |
| **APFS** | macOS seit 2017 | 8 EB | snapshots, schnell |
| **ext4** | Linux | 16 TB | klassisch, robust |
| **ZFS** | Server, FreeBSD | 16 EB | checksum, snapshots |
**FAT32 4-GB-Grenze** ist der häufigste Alltags-Knack: USB-Stick noch nie umformatiert → kein 4K-Video drauf.
<!--
Klausurfähig: warum kann ich 5 GB Video nicht auf den USB-Stick ziehen? Antwort: FAT32 hat 4-GB-Dateigrößen-Limit. Lösung: USB-Stick auf exFAT umformatieren (Mac und Windows lesen/schreiben beide).
Asymmetrien:
- Mac kann NTFS nur lesen, nicht schreiben (ohne Drittpartei-Treiber)
- Windows kann APFS gar nicht
- Linux kann mit Plugins fast alles
Konsequenz für Studis: für Datentransfer zwischen Mac und Windows → exFAT. Für reinen Mac → APFS. Für Backup auf USB-Disk, die nur am eigenen Gerät benutzt wird → natives FS.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Backup — die unangenehme Pflicht
<!--
Backup-Disaster-Stories als Hook:
- Pixar verlor 1998 fast „Toy Story 2" durch ein versehentliches `rm -rf` auf dem Server. Nur weil eine Mitarbeiterin (Galyn Susman) zu Hause an einem Mutterschafts-Backup gearbeitet hatte, konnten 30 % des Films gerettet werden.
- Maersk wurde 2017 durch NotPetya-Ransomware getroffen, 50.000 PCs verschlüsselt. Globale Schifffahrt stand 10 Tage. Recovery: dank einem Domain-Controller in Ghana, der zum Zeitpunkt des Angriffs ohne Strom war und deshalb nicht infiziert wurde.
Pointe: Backup ist kein Optional. Es ist die einzige Verteidigung gegen Hardware-Crash, Diebstahl, Ransomware und menschliches Versagen.
-->
---
![bg right:40% contain](./assets/backup-disaster.png)
# Pixar verlor Toy Story 2 fast
**1998.** Ein Mitarbeiter führte ein Maintenance-Skript aus, das per `rm -rf /` ausversehen die Hauptdatenbank löschte.
90 % des Films weg. Backup-Tapes? Defekt seit Monaten — niemand merkte es.
**Glück:** Galyn Susman, im Mutterschutz, hatte privat ein Backup auf dem Heim-PC. *Daraus wurde der Film rekonstruiert.*
<!--
Diese Story zeigt zwei Backup-Wahrheiten:
1. „Wir haben Backup" reicht nicht. Du musst regelmäßig PRÜFEN dass die Backups funktionieren (Restore-Tests).
2. Backup auf einem System, das selbst betroffen sein kann, ist kein Backup. Galyn's Heim-PC war NICHT mit dem Pixar-Server verbunden — das hat den Film gerettet.
Daraus folgt die 3-2-1-Regel.
-->
---
# Die 3-2-1-Backup-Regel
**3** Kopien deiner Daten
**2** verschiedene **Medien** (z.B. SSD + HDD)
**1** Kopie **off-site** (außerhalb deines Wohnorts)
Beispiel:
```
Original → Foto-Library auf der MacBook-SSD
Kopie 1 → Time Machine auf externer HDD (zuhause)
Kopie 2 → Backblaze in der Cloud (off-site)
```
<!--
Diese Regel löst drei Risiken:
- Hardware-Crash: 3 Kopien, 2 davon auf anderen Geräten
- Diebstahl/Brand: 1 Kopie off-site (Cloud oder bei Familie)
- Ransomware: off-site-Kopie schreibgeschützt oder versioniert
Klausurfähig: was ist die 3-2-1-Regel? Beispiele für jede Ebene.
Cloud-Backup-Anbieter (off-site Option):
- Backblaze: ~7 USD/Monat unlimited (Mac/Windows)
- iCloud / Google One / OneDrive: integriert, aber begrenzt
- Self-hosted: Synology / QNAP bei einer Person im Vertrauen
-->
---
# Backup-Typen
| Typ | Was wird gesichert | Restore-Aufwand | Speicher |
|-----|---------------------|-----------------|----------|
| **Full** | Alles, jedes Mal | klein (eine Datei) | viel (jedes Mal alles) |
| **Incremental** | Nur Änderungen seit *letztem Backup* | groß (Kette aufrollen) | klein |
| **Differential** | Alle Änderungen seit *letztem Full* | mittel | mittel |
| **Snapshot** (APFS, ZFS) | Filesystem-Stand zu einem Zeitpunkt | sofort | Copy-on-Write |
**In der Praxis:** Mix aus 1× Full pro Woche + Incremental täglich.
<!--
Time Machine (Mac) und Windows-Backup machen automatisch incremental + Snapshots im Hintergrund.
Restic, BorgBackup (CLI): dedupliziertes incremental Backup mit Verschlüsselung. Ideal für Cloud-Off-site.
Pointe: nicht überdenken. Time Machine + Backblaze reicht für 95 % der Studis.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion B: Schnittstellen — wie reisen die Bytes?
<!--
PIVOT. Speicher = wo. Jetzt: wie kommt's vom einen Speicher zum anderen?
Drei zentrale Kategorien:
1. USB-C (das Berührungs-Phänomen, der zentrale Aha)
2. Video-Schnittstellen (HDMI, DisplayPort, Thunderbolt)
3. Netzwerk (Ethernet, WiFi)
-->
---
<!-- _class: lead -->
# USB-C — und seine drei Achsen
<!--
Warum lädt mein Laptop am einen Port und nicht am anderen?
Warum überträgt der eine Kabel 40 Gbit/s und der andere nur 480 Mbit/s?
Warum erkennt der Monitor an USB-C kein Bild?
Antwort: USB-C ist nicht eine Sache. Es ist drei.
Diese Folie ist DER Aha-Moment des Kapitels.
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/usb-c-drei-achsen.png)
<!--
USB-C hat drei unabhängige Achsen, die alle zur „Verwirrung beim Stecker" beitragen:
1. STECKER (Mechanik): die Form. Beidseitig steckbar, 24 Pins. Es gibt nur EINE Sorte USB-C.
2. KABEL (was elektrisch durchgeht):
- Charge-only: nur Strom, ~5 W
- USB 2.0: 480 Mbit/s + 60 W (3 A)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbit/s + 100 W
- Thunderbolt 4 / USB 4: 40 Gbit/s + 240 W (mit USB-PD 3.1)
3. PROTOKOLL (was gesprochen wird):
- USB Power Delivery (Laden mit Verhandlung)
- USB 2.0 / 3.x / 4 (Datenübertragung)
- Thunderbolt 3 / 4 (Daten + Display tunneled)
- DisplayPort Alt Mode (Monitor anschließen)
- HDMI Alt Mode
Konsequenz: wenn etwas nicht funktioniert, checke in dieser Reihenfolge:
1. Stecker physisch okay? (USB-C, nicht Mini-USB)
2. Kabel-Spec ausreichend? (auf der Verpackung steht meist die Klasse)
3. Beide Geräte sprechen das gleiche Protokoll? (z.B. Thunderbolt-Hub mit USB-Mac → reduzierte Funktionen)
-->
---
# HDMI — Video + Audio + Kopierschutz
**High-Definition Multimedia Interface.** 2002. Standard für Heim-Elektronik.
| Version | Bandbreite | Max. Video |
|---------|-----------|-----------|
| HDMI 1.4 | 10 Gbit/s | 4K @ 30 Hz |
| HDMI 2.0 | 18 Gbit/s | 4K @ 60 Hz |
| HDMI 2.1 | 48 Gbit/s | 8K @ 60 Hz oder 4K @ 120 Hz |
**HDCP:** Kopierschutz, der „illegale" Aufnahmen verhindern soll. Manchmal die Ursache für „Bildschirm bleibt schwarz, wenn Netflix läuft."
<!--
HDMI ist der Standard im Heim-Bereich. PCs, TVs, Blu-ray-Player, Konsolen — alle haben HDMI.
HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) ist eine Verschlüsselung der Übertragung. Wird gebrochen, wenn Geräte nicht „kompatibel" sind (z.B. Bild-Capture-Hardware).
Studis-Erfahrung: AirPlay/Chromecast geht meist NICHT mit HDCP-Inhalten. „Ich kann meinen Bildschirm beamen, aber wenn ich Netflix öffne wird er schwarz."
-->
---
# DisplayPort — HDMIs offenes Pendant
**Open-Source-Industrie-Standard.** Hauptsächlich PC-Welt (Monitore).
- Versionen 1.4 (32 Gbit/s) bis 2.1 (80 Gbit/s)
- **MST (Multi-Stream Transport):** ein Kabel → mehrere Monitore
- **Adaptive Sync:** flüssige Bildraten bei Gaming (FreeSync, G-Sync)
In USB-C steckt fast immer ein **DisplayPort Alt Mode**, sodass dasselbe Kabel beides kann.
<!--
DisplayPort vs HDMI:
- HDMI: konsumieren, TV-Welt, kostenpflichtige Lizenzen
- DisplayPort: produzieren, PC-Welt, lizenzfrei
Beide funktionieren technisch ähnlich. Im professionellen Bereich findet man eher DisplayPort, im Wohnzimmer eher HDMI.
Konvertierung: HDMI ↔ DisplayPort geht mit Adapter (passiv oder aktiv je nach Richtung).
-->
---
# Thunderbolt — der Tunnel für alles
**Intel + Apple 2011, seit Version 3 (2015) auf USB-C-Stecker.**
Spezifikation:
- **Thunderbolt 3 / 4:** 40 Gbit/s. PCIe + DisplayPort + USB *gleichzeitig*.
- **Thunderbolt 5** (2024): 80–120 Gbit/s.
Anwendung: **externe GPU** (eGPU), 8K-Monitor, RAID-Array, ein Dock für alles.
<!--
Thunderbolt ist „USB-C auf Steroiden". Der Stecker ist gleich, aber das Protokoll tunnelt mehrere Datenströme parallel:
- PCIe-Daten (externe GPU)
- DisplayPort (Monitor)
- USB (Maus, Tastatur, Audio)
- Strom (bis 240 W)
Hardware ist teurer (Thunderbolt-Controller). Kabel sind teurer (aktive Elektronik in den Steckern).
Wer Thunderbolt nutzt: Mac-Nutzer, Video-Editor, eGPU-Gaming, Photo-Pro.
Faustregel: Thunderbolt-Kabel = ~50€. Normal-USB-C-Kabel = ~10€.
-->
---
# Ethernet vs. WiFi — Bandbreite + Latenz
| | Ethernet (Kabel) | WiFi (Funk) |
|--|------------------|-------------|
| Bandbreite | 1–10 Gbit/s | 0,6–9,6 Gbit/s (WiFi 6E) |
| Latenz | < 1 ms | 5–20 ms (variabel) |
| Stabilität | konstant | abhängig von Umgebung |
| Setup | Kabel ziehen | App, kein Kabel |
| Sicherheit | physisch geschützt | Passwort, abhörbar |
**Für Streaming:** WiFi reicht.
**Für Gaming, Video-Call, Online-Code:** Ethernet besser (Latenz!).
<!--
Latenz-Unterschied ist der oft unterschätzte Faktor:
- Online-Spiele: Ping muss < 50 ms bleiben. Ethernet: 5 ms. WiFi: oft 30-50 ms.
- Video-Call: Ethernet besser, weil weniger Jitter (Variabilität in der Latenz).
- Streaming: 5-10 Sek Buffer puffert alles weg → WiFi reicht.
WiFi 6 / 6E (ax) bringt deutliche Verbesserung gegenüber WiFi 5 (ac), insbesondere bei vielen Geräten im selben Netz (Hörsaal, Stadion).
5G im Mobilfunk: ~100 Mbit/s, Latenz ~30 ms. Ähnlich wie WiFi 5.
-->
---
# Schnittstellen-Wahl-Matrix
| Aufgabe | Beste Schnittstelle | Warum |
|---------|---------------------|-------|
| 4K-Monitor anschließen | **HDMI 2.0+** oder **DP 1.4+** | Bandbreite |
| Online-Gaming | **Ethernet** | niedrige Latenz |
| eGPU am Laptop | **Thunderbolt 3/4** | PCIe-Tunnel |
| SD-Karte einlesen | **USB-A 3.0** oder **USB-C** | Kompatibilität |
| Smartphone laden | **USB-C-PD** | Standard |
| Heim-Streaming | **WiFi** oder **Ethernet** | reicht beides |
| 4K-Stream mehrere Geräte | **Ethernet** | Stabilität |
<!--
Klausurfähig: gegeben Anwendungsfall, welche Schnittstelle und warum?
Trick: warum nicht immer Thunderbolt? → Teurer Kabel, teurere Hardware. Nicht jedes Endgerät unterstützt es.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — zwei Übungen
**1. Backup-Konzept aufschreiben**
Inventarisiert eure Geräte: Wo wohnen welche Daten? Schreibt euer 3-2-1-Backup für eure eigene Foto-Library auf. Welches Off-site? Welche zweite Kopie?
**2. USB-C-Kabel-Check**
Holt eure USB-C-Kabel raus. Was steht drauf? Was kann jedes Kabel laut Verpackung? Habt ihr ein „Charge-only"-Kabel, ohne es zu wissen?
<!--
Pädagogisch: Studis sollen ihre eigenen Geräte/Kabel inventarisieren.
Übung 1: das 3-2-1-Konzept zwingt zur Aufschriftnahme. Realistisch: die meisten Studis haben Original + iCloud, aber kein zweites lokales Backup. Diskussion: wer hat schon mal eine Festplatte verloren? Worauf war drauf?
Übung 2: USB-C-Kabel haben oft kleine Aufdrucke (z.B. „USB 2.0 + 60 W" oder „USB4 240W"). Manchmal nichts — dann ist es typisch ein einfaches Charge-Kabel.
Tipp: Apple-Kabel haben Marker auf den Steckern (Symbole). Aldi-Kabel oft nicht.
-->
---
# Zusammenfassung
**Speicher = wo wohnen die Bytes:** HDD-Mechanik vs SSD-Flash. Tradeoff Geschwindigkeit ↔ Preis/TB. Filesystem als Buchhaltung. Backup als 3-2-1.
**Schnittstellen = wie reisen sie:** USB-C-Stecker täuscht — drei Achsen (Stecker · Kabel · Protokoll). HDMI/DP/TB für Video. Ethernet für Latenz, WiFi für Bequemlichkeit.
**Der gemeinsame Hebel:** Engpass identifizieren, *bevor* man Hardware kauft.
→ **In Kap 5** schauen wir uns an, was eine Datei *unterwegs* mitführt — und was sie *verrät*.
<!--
Recap:
Speicher:
- HDD: Magnet, mechanisch, billig, langsam
- SSD: Flash, kein Mechanik, teuer, schnell
- Wann was: OS auf SSD, Archiv auf HDD, Backup auf beides
- Filesystem: FAT32 (4 GB Limit), exFAT (universal), NTFS (Win), APFS (Mac), ext4 (Linux)
- Backup: 3-2-1-Regel. Pixar-Story als Warnung.
Schnittstellen:
- USB-C: drei Achsen — Stecker, Kabel, Protokoll. Wenn etwas nicht geht, eine davon checken.
- Video: HDMI (TV-Welt, HDCP), DisplayPort (PC-Welt, offen), Thunderbolt (Tunnel für alles)
- Netzwerk: Ethernet (Latenz, Stabilität) vs WiFi (Mobilität)
Großes Thema: Speicher + Schnittstelle = ein Engpass. Wo Daten wohnen, bestimmt wie schnell sie reisen können.
Anschluss zu Kap 5: in dieser Stunde haben wir gesehen, wo Bytes leben und wie sie reisen. Nächste Stunde: was nehmen sie mit, wenn sie reisen? EXIF, ID3, PDF-Metadaten — die unsichtbare Gepäcktasche jeder Datei.
-->
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+616
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@@ -0,0 +1,616 @@
---
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header: "Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b)"
footer: "Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026"
title: Distribution und Metadaten
---
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</style>
<!-- _class: lead -->
# Kapitel 5
## Distribution und Metadaten
<!--
Eine Stunde, eine Frage: *Wie kommen die Bytes von der Quelle zur Endnutzerin — und was verraten sie auf dem Weg?*
Anschluss an Kap 4: dort haben wir gesehen, wo Bytes wohnen und über welche Schnittstellen sie reisen. Jetzt: WIE reisen sie (Distribution) und WAS verraten sie dabei (Metadaten)?
Bogen:
1. CDN-Prinzip (warum Netflix sofort startet)
2. REST-APIs (wie Apps Daten austauschen)
3. PIVOT zu Metadaten
4. EXIF, ID3, PDF-Metadaten (was Dateien über sich verraten)
5. Vendor-Lockin (Adobe, Apple)
-->
---
<!-- _header: '' -->
<!-- _footer: '' -->
![bg fit](./assets/demos/kap05-eroeffner.png)
<!--
Eine Datei reist + erzählt. Smartphone-Foto Stuttgart → Tokyo zeigt drei Schichten:
- INHALT (links blau): das visuelle Foto, HEIC 4032×3024, 3,2 MB. Was der Empfänger sieht.
- GEPÄCK (rechts lila): die EXIF-Daten, die mitkommen — Kamera iPhone 15 Pro, Zeitstempel, GPS-Koordinaten (pink: Stuttgart, Königstraße), iOS-Version, Farbprofil. Was die Datei über sich weiß.
- WEG (unten orange): Route Stuttgart → DNS → TLS 1.3 → CDN-Edge Tokyo → Tokyo. HTTP-Headers: 200 OK, RTT 47 ms, cache HIT bei Edge tok-7.
Eine Datei = Inhalt + Gepäck + Weg. Drei Schichten, eine Datei.
In dieser Stunde gehen wir durch alle drei: wie reist die Datei (CDN, REST), was bringt sie mit (EXIF, ID3, PDF-Meta), und wann ist das ein Privacy-Problem (McAfee, Tony Blair).
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion A: Distribution — wie reist die Datei?
<!--
Reihenfolge:
1. CDN-Prinzip (Netflix-Beispiel)
2. REST-APIs (Wetter-App fragt Daten ab)
3. JSON als Datenformat
-->
---
# CDN — Content Delivery Network
**Idee:** Daten dort speichern, wo die Nutzer:innen sind.
Statt von **einem zentralen Server** in Kalifornien wird die Datei von einem **Edge-Server** in eurer Nähe geliefert.
Beispiel: Netflix nutzt **Open Connect** — eigene Server in 1.000+ ISP-Rechenzentren weltweit. ~15 % des globalen Internet-Verkehrs.
**Latenz** von Stuttgart zu Stuttgart: ~5 ms.
**Latenz** von Stuttgart nach Kalifornien: ~150 ms.
<!--
CDN-Logik:
- Origin Server: das echte Heimatverzeichnis der Datei (z.B. Netflix-Headquarters)
- Edge Server (PoPs = Points of Presence): Kopien, geographisch verteilt
- Wenn ein User eine Datei anfordert: DNS leitet zur nächsten Edge-Kopie
- Edge prüft Cache: HIT → liefert sofort. MISS → holt von Origin, cached für nächste Anfrage
Bekannte CDNs:
- Cloudflare: 300+ Standorte, viele freie Websites
- AWS CloudFront: Amazon
- Akamai: ältester großer CDN
- Netflix Open Connect: eigene Hardware in ISP-Rechenzentren
Konsequenz: ohne CDN würde Netflix einen Server in CA haben, jeder europäische Stream müsste den Atlantik queren. Mit CDN: lokal in München, Stuttgart, Hamburg.
-->
---
# Wie sieht das im DevTools aus?
DevTools (F12) → Tab **Network** → reload eine Seite
Was ihr seht:
- **DNS-Lookup:** ~30 ms (oder gecacht: 0)
- **TLS-Handshake:** ~50 ms
- **TTFB** (Time to First Byte): ~80 ms wenn CDN, sonst 300+
- **Cache-Status:** Header `x-cache: HIT` oder `cf-cache-status: HIT`
→ **Selbstlernen:** öffnet eine populäre Seite, schaut die Response-Header an.
<!--
DevTools-Demo live in der Vorlesung:
1. Eine bekannte Seite öffnen (z.B. github.com)
2. F12, Tab Network
3. Reload
4. Eine Request anklicken → Headers
5. Suche nach `x-cache`, `cf-cache-status`, `age` Headers
Konsequenz für Studis: das ist nicht Magic — man kann es sehen.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# REST-APIs — wie Apps Daten austauschen
<!--
API = Application Programming Interface = "Stelle, an der eine App mit einer anderen App redet".
Beispiel:
- Wetter-App auf dem Handy braucht aktuelle Daten
- Stellt eine HTTP-Anfrage an die Wetter-API (z.B. https://api.wetter.com/aktuell?ort=stuttgart)
- API antwortet mit JSON-Daten
- App rendert die Daten als hübsche Oberfläche
Im Hintergrund läuft das überall: Instagram (Daten von Server), Spotify (Tracks), Banking-Apps.
Heute: REST. Das ist DAS Standardparadigma.
-->
---
# Was ist eine API?
**Application Programming Interface.** Eine standardisierte Stelle, an der zwei Programme Daten austauschen.
```
HTTP-Request (GET /aktuell?ort=stuttgart)
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ ▼
[App auf dem Handy] [API-Server]
▲ │
│ JSON-Response │
└─────────────────────────────────────────────────┘
{ "temperatur": 14, "regen": false, ... }
```
**Beispiele:** Wetter, Maps, Banking, Twitter, jede Spotify-Anfrage.
<!--
APIs sind die Klebstoffschicht zwischen Anwendung und Daten.
Frontend (App, Website): rendert die Daten
Backend (Server): hält die Daten, beantwortet API-Anfragen
REST-Konvention: jede Ressource hat eine URL. Aktion drückt sich in der HTTP-Methode aus (GET = lesen, POST = neu erstellen, PUT = updaten, DELETE = löschen).
Konsistente Methoden + URLs → REST = "Representational State Transfer".
-->
---
# REST: GET · POST · PUT · DELETE
| Methode | Was tut sie | URL-Beispiel |
|---------|-------------|--------------|
| **GET** | lesen | `GET /users/42` (User mit ID 42 abfragen) |
| **POST** | neu erstellen | `POST /users` mit Daten als Body |
| **PUT** | überschreiben | `PUT /users/42` mit kompletten neuen Daten |
| **PATCH** | teilweise ändern | `PATCH /users/42` mit Änderungen |
| **DELETE** | löschen | `DELETE /users/42` |
CRUD = **C**reate · **R**ead · **U**pdate · **D**elete.
<!--
Klausurfähig: welche HTTP-Methode für welche Operation?
Trick-Frage: was ist der Unterschied zwischen PUT und PATCH?
- PUT: ersetzt komplett. User wird kompletter neu gesetzt.
- PATCH: ändert nur die mitgegebenen Felder. Rest bleibt.
In der Praxis nehmen viele APIs PUT auch für partielle Updates — kein RFC-konforme Strenge.
Werkzeuge zum Testen: curl, Postman, Hoppscotch (browser-basiert), VS-Code REST-Client-Plugin.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — eine API im Browser anfragen
JSONPlaceholder ist eine kostenlose Fake-API zum Üben:
```
https://jsonplaceholder.typicode.com/users
https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1
https://jsonplaceholder.typicode.com/posts?userId=2
```
**Aufgabe:** Im Browser öffnen. Was kommt zurück? Welcher Content-Type-Header?
Bonus: mit `curl https://api.github.com/users/torvalds` in der Konsole.
<!--
JSONPlaceholder = beste Spielwiese für API-Anfänger. Liefert fiktive Daten zu Users, Posts, Comments, Albums, Photos, Todos.
Live-Demo im Hörsaal:
1. URL in den Browser-Adress-Bar eingeben
2. JSON-Antwort sehen (Firefox/Chrome rendern es hübsch)
3. F12, Network: Headers anschauen — content-type: application/json
4. Curl in Terminal: ähnlich, ohne Browser-Pretty-Print
Daraus folgt: hinter jeder Web-App stecken API-Anfragen wie diese. Manchmal komplexer (Authentifizierung), aber im Kern dasselbe.
-->
---
# JSON — das Standard-Datenformat
```json
{
"name": "Torvalds",
"alter": 56,
"projekte": [
{ "name": "Linux", "stars": 180000 },
{ "name": "Git", "stars": 50000 }
],
"aktiv": true
}
```
- **Objekte** (`{ ... }`), **Listen** (`[ ... ]`), **Strings** (`"..."`), **Zahlen**, `true`/`false`, `null`
- Universell: jede Programmiersprache hat JSON-Support
- Lesbar: Mensch + Maschine
<!--
JSON = JavaScript Object Notation. Erfunden 2001 von Douglas Crockford.
Hat XML als Standard-Datenformat im Web fast vollständig abgelöst:
- Weniger Boilerplate als XML
- Direkt von JavaScript-Engines parsbar
- Streng aber einfach
Heute praktisch jede REST-API liefert JSON. Manchmal noch XML, selten YAML oder Protobuf.
Sub-formate: JSON5 (mit Kommentaren), JSONC (mit Trailing Commas), JSON-LD (für Schema.org).
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Sub-Sektion B: Metadaten — was Dateien über sich verraten
<!--
PIVOT. Wir haben gesehen, wie Daten reisen (CDN, REST). Jetzt: WAS reist mit?
Die meisten Studis denken: "Eine JPEG-Datei ist ein Bild." Stimmt nur teilweise.
Tatsächlich enthält jede JPEG-Datei:
- Das Bild selbst (visueller Inhalt)
- EXIF-Metadaten: Kamera, Zeit, GPS, Software, Belichtung, Linse
- Diese Metadaten reisen mit, wenn die Datei verteilt wird
Konsequenz: wer ein Foto verschickt, verschickt oft viel mehr als das Bild. Das ist die "Gepäck"-Seite des Bogens.
-->
---
# EXIF — was ein Foto über sich verrät
**Exchangeable Image File Format.** Standard seit 1995, in JPEG/HEIC/TIFF.
Typische EXIF-Daten in einem Smartphone-Foto:
| Feld | Beispiel |
|------|----------|
| Kamera | Apple iPhone 15 Pro · 24 mm · ƒ/1.78 |
| Belichtung | 1/250 s · ISO 100 |
| **Aufnahme-Zeitstempel** | 2026-04-12 · 18:47:12 +02:00 |
| **GPS-Koordinaten** | 48.7847°N 9.1825°E (Stuttgart, Königstraße) |
| Software | iOS 18.4.1 · Photoshop CC 2025 |
<!--
EXIF macht Fotos detektiv-tauglich.
Die GPS-Information ist die kritischste. Smartphones (auch Drohnen-Kameras) speichern standardmäßig die GPS-Koordinaten in jedem Foto.
Auch dabei: Datum/Uhrzeit auf die Sekunde genau, Software-Version (kann bei einem Hack als Forensik dienen).
Tools zum Auslesen:
- `exiftool` (CLI, perl)
- ExifTool GUI (mehrere Implementierungen)
- Browser: exifdata.com, jeffrey.exif
Demo im Hörsaal: ein Foto vom Smartphone exportieren, exiftool drauf, GPS-Koordinaten in Google Maps eintippen.
-->
---
# Der John-McAfee-GPS-Fall
**Dezember 2012.** John McAfee (Antivirus-Erfinder) flieht aus Belize, wo er als Mordverdächtiger gesucht wird.
**Vice Magazine** veröffentlicht ein Interview mit einem Foto: McAfee im T-Shirt, scheinbar in einer geheimen Location.
**EXIF-Koordinaten im Foto:** `15.6541° N, 88.9939° W` → **Hotel Nana Lodge, Guatemala.** Bekannt.
McAfee wird 36 Stunden später festgenommen.
<!--
Diese Story zeigt:
1. Smartphones speichern GPS-Daten standardmäßig
2. Online-Plattformen STRIPPEN diese Metadaten oft NICHT (Vice damals nicht)
3. Wer ein Bild mit GPS hochlädt, kann seinen Aufenthaltsort verraten
McAfee hat sich danach öffentlich darüber lustig gemacht ("yes that was the actual location"), aber der Fall wurde zum Lehrbuch-Beispiel für EXIF-Privacy.
2026: die meisten großen Plattformen strippen EXIF (Twitter/X, Instagram, WhatsApp), aber:
- WhatsApp-Originaldatei via "Dokument" senden: behält EXIF
- E-Mail-Anhang: behält EXIF
- Direkt-Upload zu Drittpartei-Webseiten: oft mit EXIF
-->
---
# Social-Media-EXIF-Stripping
| Plattform | Stripped? | Vorbehalt |
|-----------|-----------|-----------|
| **Instagram** | Ja | neu komprimiert |
| **Facebook · iMessage** | Ja | — |
| **Twitter / X** | Ja | nicht bei Direktnachricht |
| **WhatsApp** | Ja als Foto | NEIN bei „Dokument senden" |
| **E-Mail · Slack · Discord** | Nein | Original bleibt |
*Plattform-Upload = meist Stripped. Datei direkt teilen = unsicher.*
<!--
Diese Tabelle ist nicht klausurrelevant, aber lebensweltlich wichtig.
Sub-Frage: warum strippen manche Plattformen, andere nicht?
- Social: re-komprimieren sowieso → verlieren EXIF dabei
- Messenger: oft komplett re-komprimieren (besseres Streaming)
- E-Mail/Dokumenten-Sharing: schickt Original-Bytes durch
Privacy-Tipp: Geo-Tagging in Smartphone-Settings ausschalten, wenn ihr Fotos teilen wollt. Oder mit Apps wie "ExifEraser" reinigen.
-->
---
# ID3 — Metadaten in MP3-Dateien
```
ID3v2.4 Header:
Titel: "Hotel California"
Artist: "Eagles"
Album: "Hotel California"
Jahr: 1976
Genre: Rock
Cover-Art: [JPEG embedded, 250 × 250 px]
```
Plus: Lyrics, Komponist, Track-Nr, ReplayGain, manchmal **ganze Lyric-Videos als Embedded-Bilder.**
→ Daher ist eine 4-Min MP3 manchmal **5 MB groß** statt 3 MB.
<!--
ID3-Tags = Metadaten-Standard für MP3 seit 1996.
Versionen:
- ID3v1: 128 Byte am Ende. Sehr begrenzt.
- ID3v2: variabel große Tags am Anfang. Standard heute.
Datenbanken:
- MusicBrainz: offene Musik-DB, vollständige Metadaten
- AcoustID: erkennt Songs anhand Audio-Fingerprint
- LastFM: scrobbling + Metadaten
Verwendet von: iTunes, Spotify, jeder Audio-Player.
-->
---
# Der Tony-Blair-Fall (PDF-Metadaten)
**Februar 2003.** Britische Regierung veröffentlicht PDF-Dokument zur Begründung des Irakkriegs.
Ein britischer Akademiker findet im **PDF-Revisionsverlauf**: das Dokument wurde aus einer studentischen Doktorarbeit von 1991 kopiert.
**Plagiats-Skandal.** Plus Hinweise auf welche Mitarbeiter:innen welche Sätze überarbeitet hatten.
→ **PDF-Metadaten** verraten oft mehr als der Inhalt.
<!--
PDF-Metadaten:
- Autor, Erstell-Zeit, letzte Änderung
- Software (Microsoft Word, LibreOffice, Adobe Acrobat)
- Manchmal Revision History
- Manchmal versteckter Text (z.B. weiße Schrift auf weißem Hintergrund)
Sicherheitsrelevant:
- Schwärzungen werden manchmal nur als schwarzer Layer DRÜBER gelegt — Text bleibt extrahierbar
- NSA-Dokumente, FBI-Reports, US-Gerichtsdokumente: viele berühmte Beispiele für gescheiterte Schwärzungen
- Auch bei Microsoft Word: "Schwärze" via schwarzes Highlight → Text bleibt im Stream lesbar
Klausurfähig: ein Beispiel für PDF-Metadaten-Privacy-Verstoß nennen + Begründung.
-->
---
<!-- _class: lead -->
# Vendor-Lockin — wenn das Format zum Käfig wird
<!--
Manche Formate sind absichtlich proprietär. Hersteller behält die Spezifikation für sich.
Konsequenz:
- Nur deren Software kann die Datei voll öffnen
- Wer die Software lizenziert (oder ein Abo zahlt), kann arbeiten
- Wer aus dem Ökosystem aussteigt, verliert evtl. die Daten
Klassiker:
- Adobe Photoshop PSD
- Adobe InDesign INDD
- Apple Pages, Numbers, Keynote
- Microsoft Word DOC (alt, vor DOCX)
-->
---
# Beispiele: proprietäre Formate
| Format | Hersteller | Was nervt |
|--------|-----------|-----------|
| **PSD** (Photoshop) | Adobe | nur Photoshop liest Layer-Daten voll. Abo-Pflicht. |
| **INDD** (InDesign) | Adobe | gleiches Problem |
| **.pages** | Apple | nur in Apple-Apps voll editierbar |
| **.numbers** | Apple | gleiches |
| **DOC** (alt) | Microsoft | bis 2007 closed-source |
| **PSP, AI** | Adobe | proprietäre Editor-Formate |
→ **Offene Alternativen:** PNG, TIFF, ODT (LibreOffice), HTML/Markdown, SVG.
<!--
Vendor-Lockin-Logik:
- Hersteller hat hohe Marktmacht
- Hersteller-eigenes Format ist „besser" als offene Standards (richtiger oder gefühlt)
- Migrations-Kosten sind hoch → User bleibt
- Lock-in als Geschäftsmodell
Beispiel Adobe:
- Photoshop ist standardmäßig in der Industrie
- PSD ist DAS Format für Designer
- Abonnement Creative Cloud: ~30€/Monat
- Wer Photoshop kündigt: kann PSD-Dateien nicht mehr voll editieren
Gegenstrategien:
- Open-Source-Tools: GIMP, Inkscape, LibreOffice
- Export in offene Formate: PSD → TIFF (verlustlos) für Archiv
- "Open Source Forever": Wikipedia, Sci-Hub, IPFS
-->
---
# Vendor-Lockin als Risiko
**Szenario:** Du arbeitest 5 Jahre lang mit Adobe InDesign. Dann steigt der Abo-Preis um 200 % oder Adobe ändert das Format.
**Konsequenz:**
- Bestehende INDD-Dateien öffnen sich noch — aber nur in Adobe-Produkten
- Migration zu Affinity Publisher / Scribus: Daten müssen konvertiert werden, manche Details gehen verloren
- Bei einigen Formaten gibt es keine Konverter — Vendor entscheidet komplett
**Schutz:** Wichtige Daten in **offenen Formaten** parallel speichern.
<!--
Klausurfähig: was ist Vendor-Lockin? Beispiel + warum problematisch?
Diskussion: Open-Source-Tools sind oft "fast so gut" — manchmal sogar besser. Aber Industrie-Standards halten den Status quo.
Heimlich-Lockin: auch "Bug-für-Bug-Kompatibilität". Microsoft Office hat sich in den 90ern als Standard durchgesetzt, weil Konkurrenz-Office-Suites die exakten Bugs/Quirks nicht reproduzieren konnten.
-->
---
<!-- _class: aufgabe -->
# Selbstlernen — exiftool auf eigene Fotos
**Installation:**
- macOS: `brew install exiftool`
- Linux: `sudo apt install libimage-exiftool-perl`
- Windows: [exiftool.org](https://exiftool.org)
**Aufgabe:**
```sh
exiftool DEIN_FOTO.jpg
```
Schaut, was alles drin steht. **Findet ihr GPS-Koordinaten?** Bonus: in [maps.google.com](https://maps.google.com) eintippen.
**Optional:** EXIF entfernen mit `exiftool -all= DEIN_FOTO.jpg`.
<!--
Diese Übung ist die zentrale Aha-Erkenntnis für Studis: ihr eigenes Smartphone-Foto verrät GPS-Koordinaten.
Erwartung:
- iPhone-Aufnahme: EXIF mit GPS, Kamera-Modell, Linsen-Daten
- Foto von Android: ähnlich
- Foto von einem Web-Download: oft schon EXIF-stripped
Diskussion: was bedeutet das für: einen unbekannten Hostessen-Service, ein Anonymous-Tweet mit Foto, ein Verkaufs-Foto auf eBay mit dem Foto vom Wohnzimmer?
Privacy-Empfehlung: Geo-Tagging im Smartphone abschalten ODER vor Upload mit exiftool/ExifEraser/Squoosh.app reinigen.
-->
---
# Zusammenfassung
**Distribution — wie reist die Datei:**
CDN bringt sie zur Edge. REST-API liefert Daten on-demand. JSON ist die Sprache.
**Metadaten — was bringt die Datei mit:**
EXIF (Fotos), ID3 (Audio), PDF-Meta (Dokumente). GPS + Zeitstempel + Software.
**Privacy:** EXIF kann Aufenthaltsort verraten. PDF kann Revision-History verraten.
**Vendor-Lockin:** proprietäre Formate als Käfig. Offene Alternativen wo möglich.
→ Eine Datei ist nie nur Inhalt. **Inhalt + Gepäck + Weg.**
<!--
Recap des Kapitels — und implizit auch des ganzen Kurses:
Distribution (Weg):
- CDN: Daten dort speichern wo Nutzer sind
- REST: standardisierte API über HTTP
- JSON: das Datenformat
Metadaten (Gepäck):
- EXIF: was Fotos verraten (GPS, Kamera, Zeit)
- ID3: was MP3 verraten (Artist, Titel, Album)
- PDF-Meta: Revision History, Autor, Software
- Privacy-Cases: McAfee (GPS), Tony Blair (Revision History)
Vendor-Lockin:
- Proprietäre Formate als Geschäftsmodell
- Adobe, Apple, Microsoft
- Schutz: offene Formate parallel
Synthese: Eine Datei = Inhalt + Gepäck + Weg.
- Inhalt: was wir sehen/hören
- Gepäck: was die Datei über sich weiß (Metadaten)
- Weg: wie sie reist (CDN, Protokolle)
Alle drei sind Teil der Datei. Studis können jetzt eine JPEG/MP3/MP4/PDF als das verstehen, was sie wirklich ist: nicht ein Bild oder Song oder Dokument, sondern ein strukturierter Byte-Stream mit Inhalt + Metadaten + Distribution-Pfad.
Damit endet der Kurs. Die Klausur wird zeigen, was hängen geblieben ist.
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+205
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@@ -0,0 +1,205 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Aliasing — derselbe Fehler in zwei Sinnen</title>
<style>
:root {
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--soft: #f8fafc;
--border: #cbd5e1;
--hl: #d63384;
--audio: #ea580c;
--bild: #2563eb;
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 30px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 24px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.pair {
display: grid;
grid-template-columns: 1fr 1fr;
gap: 22px;
max-width: 1200px;
margin: 0 auto;
}
.modality {
border: 2px solid;
border-radius: 12px;
padding: 16px 18px;
background: #fff;
display: flex;
flex-direction: column;
gap: 12px;
}
.modality.audio { border-color: var(--audio); }
.modality.bild { border-color: var(--bild); }
.mod-head { display: flex; justify-content: space-between; align-items: baseline; }
.mod-name { font-size: 1.25rem; font-weight: 700; }
.modality.audio .mod-name { color: var(--audio); }
.modality.bild .mod-name { color: var(--bild); }
.mod-tag { font-size: 0.72rem; font-weight: 700; text-transform: uppercase; letter-spacing: 0.12em; color: var(--muted); }
.canvas {
background: var(--soft);
border-radius: 8px;
overflow: hidden;
}
.canvas svg { display: block; }
.scene-pair { display: grid; grid-template-columns: 1fr 1fr; gap: 8px; }
.scene { display: flex; flex-direction: column; gap: 4px; }
.scene-label {
font-size: 0.68rem;
font-weight: 700;
text-transform: uppercase;
letter-spacing: 0.1em;
color: var(--muted);
}
.scene-cap {
font-size: 0.78rem;
color: var(--muted);
line-height: 1.4;
font-family: ui-monospace, monospace;
}
.scene-cap strong { color: var(--dark); }
.ear-eye {
font-size: 0.86rem;
line-height: 1.5;
color: var(--dark);
}
.ear-eye .arrow { color: var(--hl); font-weight: 700; }
.ear-eye-headline {
font-size: 0.9rem;
font-weight: 700;
}
.modality.audio .ear-eye-headline { color: var(--audio); }
.modality.bild .ear-eye-headline { color: var(--bild); }
.verdict {
margin-top: 22px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
}
.verdict-q { font-size: 1.1rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.93rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Aliasing — derselbe Fehler in zwei Sinnen</h1>
<div class="sub">Was im Ohr <strong>Brummen</strong> macht, macht im Auge <strong>Moiré</strong>. Wurzel: Sampling zu grob.</div>
<div class="pair">
<div class="modality audio">
<div class="mod-head">
<span class="mod-name">Audio</span>
<span class="mod-tag">Unterabtastung</span>
</div>
<div class="scene-pair">
<div class="scene">
<div class="scene-label">Original (18 kHz)</div>
<div class="canvas">
<svg viewBox="0 0 280 80" width="100%" height="80" preserveAspectRatio="none">
<line x1="0" y1="40" x2="280" y2="40" stroke="#cbd5e1" stroke-width="1" stroke-dasharray="3,4"/>
<path d="M0,40 Q7,5 14,40 T28,40 T42,40 T56,40 T70,40 T84,40 T98,40 T112,40 T126,40 T140,40 T154,40 T168,40 T182,40 T196,40 T210,40 T224,40 T238,40 T252,40 T266,40 T280,40"
stroke="#ea580c" stroke-width="2" fill="none"/>
</svg>
</div>
<div class="scene-cap">20 Schwingungen<br>schnelle Welle</div>
</div>
<div class="scene">
<div class="scene-label">Bei 22 kHz gesampelt</div>
<div class="canvas">
<svg viewBox="0 0 280 80" width="100%" height="80" preserveAspectRatio="none">
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<path d="M0,40 Q70,10 140,40 T280,40"
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</svg>
</div>
<div class="scene-cap"><strong>2 Schwingungen</strong><br>Brumm-Frequenz</div>
</div>
</div>
<div class="ear-eye">
<div class="ear-eye-headline">Was das Ohr hört</div>
Ein schriller 18-kHz-Ton wird zu einem dumpfen 4-kHz-Brumm. Das hohe ist <strong>nicht leiser</strong> — es ist <strong>verloren und falsch ersetzt</strong>.
</div>
</div>
<div class="modality bild">
<div class="mod-head">
<span class="mod-name">Bild</span>
<span class="mod-tag">Moiré-Effekt</span>
</div>
<div class="scene-pair">
<div class="scene">
<div class="scene-label">Original (feine Streifen)</div>
<div class="canvas">
<svg viewBox="0 0 280 80" width="100%" height="80" preserveAspectRatio="none">
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<pattern id="fine-real" x="0" y="0" width="3" height="80" patternUnits="userSpaceOnUse">
<rect x="0" y="0" width="1.5" height="80" fill="#1e3a8a"/>
</pattern>
</defs>
<rect x="0" y="0" width="280" height="80" fill="url(#fine-real)"/>
</svg>
</div>
<div class="scene-cap">93 Linien<br>volle Auflösung</div>
</div>
<div class="scene">
<div class="scene-label">In niedriger DPI gerendert</div>
<div class="canvas">
<svg viewBox="0 0 280 80" width="100%" height="80" preserveAspectRatio="none">
<defs>
<linearGradient id="moire-bands" x1="0" y1="0" x2="1" y2="0">
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<stop offset="100%" stop-color="#1e3a8a"/>
</linearGradient>
</defs>
<rect x="0" y="0" width="280" height="80" fill="url(#moire-bands)"/>
</svg>
</div>
<div class="scene-cap"><strong>5 breite Bänder</strong><br>Moiré-Frequenz</div>
</div>
</div>
<div class="ear-eye">
<div class="ear-eye-headline">Was das Auge sieht</div>
Feine Linien sind weg, dafür <strong>breite Streifen</strong>, die nie da waren. Aus 93 Linien werden 5 Bänder — das Bild lügt.
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Aliasing kennt keine Modalität. Es ist ein <strong>mathematischer</strong> Fehler — kein technischer.</div>
<div class="verdict-a">Egal ob Ton, Bild, Video, Radar, GPS — Sampling muss immer mindestens <strong>doppelt</strong> so dicht sein wie das Signal. Sonst tauscht die Realität Frequenzen aus.</div>
</div>
</body>
</html>
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+311
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@@ -0,0 +1,311 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>ASCII-Tabelle</title>
<style>
:root {
--hl: #1e5f8a;
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--border: #cbd5e1;
--bg-soft: #f8fafc;
--c-ctrl: #e5e7eb; /* control */
--c-ctrl-text: #4b5563;
--c-space: #fef3c7; /* space */
--c-punct: #ddd6fe; /* punctuation */
--c-digit: #bfdbfe; /* digits */
--c-upper: #bbf7d0; /* uppercase */
--c-lower: #fed7aa; /* lowercase */
--c-del: #fecaca; /* DEL */
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 18px 24px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 2px; font-size: 1.5rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 14px; font-size: 0.9rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.table-wrap { display: flex; justify-content: center; }
table.ascii {
border-collapse: separate;
border-spacing: 3px;
font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, monospace;
}
table.ascii th, table.ascii td {
width: 68px;
height: 60px;
padding: 0;
text-align: center;
vertical-align: middle;
border-radius: 5px;
}
table.ascii th {
background: var(--dark); color: #fff;
font-size: 0.78rem;
letter-spacing: 0.05em;
font-weight: 700;
width: 56px;
height: 36px;
}
table.ascii th.row { width: 64px; }
table.ascii th .b { display: block; font-size: 0.68rem; opacity: 0.7; font-weight: 400; margin-top: 2px; letter-spacing: 0.04em; }
table.ascii td {
border: 1px solid var(--border);
position: relative;
}
td .hex { position: absolute; top: 3px; left: 5px; font-size: 0.62rem; color: var(--muted); font-weight: 700; }
td .dec { position: absolute; bottom: 3px; right: 5px; font-size: 0.62rem; color: var(--muted); font-weight: 400; }
td .ch { font-size: 1.45rem; font-weight: 700; line-height: 1; }
td.ctrl .ch { font-size: 0.82rem; font-weight: 700; }
td.ctrl .ch small { display: block; font-size: 0.6rem; font-weight: 400; color: var(--muted); margin-top: 2px; letter-spacing: 0; }
td.ctrl { background: var(--c-ctrl); color: var(--c-ctrl-text); }
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td.punct { background: var(--c-punct); }
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<h1>ASCII-Tabelle (1963) · 7 Bit · 128 Zeichen</h1>
<div class="sub">Spalte = High-Nibble (Hex 0–7) · Zeile = Low-Nibble (Hex 0–F) · <strong>Hex</strong> oben, <strong>Dezimal</strong> unten</div>
<div class="table-wrap">
<table class="ascii">
<thead>
<tr>
<th class="row">↓ Low<br>→ High</th>
<th>0<span class="b">0000</span></th>
<th>1<span class="b">0001</span></th>
<th>2<span class="b">0010</span></th>
<th>3<span class="b">0011</span></th>
<th>4<span class="b">0100</span></th>
<th>5<span class="b">0101</span></th>
<th>6<span class="b">0110</span></th>
<th>7<span class="b">0111</span></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<th class="row">0<span class="b">0000</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">00</span><span class="ch">NUL<small>null</small></span><span class="dec">0</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">10</span><span class="ch">DLE<small>data link esc</small></span><span class="dec">16</span></td>
<td class="space"><span class="hex">20</span><span class="ch">SP<small>space</small></span><span class="dec">32</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">30</span><span class="ch">0</span><span class="dec">48</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">40</span><span class="ch">@</span><span class="dec">64</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">50</span><span class="ch">P</span><span class="dec">80</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">60</span><span class="ch">`</span><span class="dec">96</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">70</span><span class="ch">p</span><span class="dec">112</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">1<span class="b">0001</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">01</span><span class="ch">SOH<small>start hdr</small></span><span class="dec">1</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">11</span><span class="ch">DC1<small>XON</small></span><span class="dec">17</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">21</span><span class="ch">!</span><span class="dec">33</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">31</span><span class="ch">1</span><span class="dec">49</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">41</span><span class="ch">A</span><span class="dec">65</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">51</span><span class="ch">Q</span><span class="dec">81</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">61</span><span class="ch">a</span><span class="dec">97</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">71</span><span class="ch">q</span><span class="dec">113</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">2<span class="b">0010</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">02</span><span class="ch">STX<small>start txt</small></span><span class="dec">2</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">12</span><span class="ch">DC2</span><span class="dec">18</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">22</span><span class="ch">"</span><span class="dec">34</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">32</span><span class="ch">2</span><span class="dec">50</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">42</span><span class="ch">B</span><span class="dec">66</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">52</span><span class="ch">R</span><span class="dec">82</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">62</span><span class="ch">b</span><span class="dec">98</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">72</span><span class="ch">r</span><span class="dec">114</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">3<span class="b">0011</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">03</span><span class="ch">ETX<small>end txt</small></span><span class="dec">3</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">13</span><span class="ch">DC3<small>XOFF</small></span><span class="dec">19</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">23</span><span class="ch">#</span><span class="dec">35</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">33</span><span class="ch">3</span><span class="dec">51</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">43</span><span class="ch">C</span><span class="dec">67</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">53</span><span class="ch">S</span><span class="dec">83</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">63</span><span class="ch">c</span><span class="dec">99</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">73</span><span class="ch">s</span><span class="dec">115</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">4<span class="b">0100</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">04</span><span class="ch">EOT<small>end trans</small></span><span class="dec">4</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">14</span><span class="ch">DC4</span><span class="dec">20</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">24</span><span class="ch">$</span><span class="dec">36</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">34</span><span class="ch">4</span><span class="dec">52</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">44</span><span class="ch">D</span><span class="dec">68</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">54</span><span class="ch">T</span><span class="dec">84</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">64</span><span class="ch">d</span><span class="dec">100</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">74</span><span class="ch">t</span><span class="dec">116</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">5<span class="b">0101</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">05</span><span class="ch">ENQ<small>enquiry</small></span><span class="dec">5</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">15</span><span class="ch">NAK</span><span class="dec">21</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">25</span><span class="ch">%</span><span class="dec">37</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">35</span><span class="ch">5</span><span class="dec">53</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">45</span><span class="ch">E</span><span class="dec">69</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">55</span><span class="ch">U</span><span class="dec">85</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">65</span><span class="ch">e</span><span class="dec">101</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">75</span><span class="ch">u</span><span class="dec">117</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">6<span class="b">0110</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">06</span><span class="ch">ACK<small>ack</small></span><span class="dec">6</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">16</span><span class="ch">SYN</span><span class="dec">22</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">26</span><span class="ch">&amp;</span><span class="dec">38</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">36</span><span class="ch">6</span><span class="dec">54</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">46</span><span class="ch">F</span><span class="dec">70</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">56</span><span class="ch">V</span><span class="dec">86</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">66</span><span class="ch">f</span><span class="dec">102</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">76</span><span class="ch">v</span><span class="dec">118</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">7<span class="b">0111</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">07</span><span class="ch">BEL<small>bell 🔔</small></span><span class="dec">7</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">17</span><span class="ch">ETB</span><span class="dec">23</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">27</span><span class="ch">'</span><span class="dec">39</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">37</span><span class="ch">7</span><span class="dec">55</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">47</span><span class="ch">G</span><span class="dec">71</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">57</span><span class="ch">W</span><span class="dec">87</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">67</span><span class="ch">g</span><span class="dec">103</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">77</span><span class="ch">w</span><span class="dec">119</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">8<span class="b">1000</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">08</span><span class="ch">BS<small>backspace</small></span><span class="dec">8</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">18</span><span class="ch">CAN</span><span class="dec">24</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">28</span><span class="ch">(</span><span class="dec">40</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">38</span><span class="ch">8</span><span class="dec">56</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">48</span><span class="ch">H</span><span class="dec">72</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">58</span><span class="ch">X</span><span class="dec">88</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">68</span><span class="ch">h</span><span class="dec">104</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">78</span><span class="ch">x</span><span class="dec">120</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">9<span class="b">1001</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">09</span><span class="ch">HT<small>tab ⇥</small></span><span class="dec">9</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">19</span><span class="ch">EM</span><span class="dec">25</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">29</span><span class="ch">)</span><span class="dec">41</span></td>
<td class="digit"><span class="hex">39</span><span class="ch">9</span><span class="dec">57</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">49</span><span class="ch">I</span><span class="dec">73</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">59</span><span class="ch">Y</span><span class="dec">89</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">69</span><span class="ch">i</span><span class="dec">105</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">79</span><span class="ch">y</span><span class="dec">121</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">A<span class="b">1010</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">0A</span><span class="ch">LF<small>↵ newline</small></span><span class="dec">10</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">1A</span><span class="ch">SUB<small>EOF DOS</small></span><span class="dec">26</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">2A</span><span class="ch">*</span><span class="dec">42</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">3A</span><span class="ch">:</span><span class="dec">58</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">4A</span><span class="ch">J</span><span class="dec">74</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">5A</span><span class="ch">Z</span><span class="dec">90</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">6A</span><span class="ch">j</span><span class="dec">106</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">7A</span><span class="ch">z</span><span class="dec">122</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">B<span class="b">1011</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">0B</span><span class="ch">VT</span><span class="dec">11</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">1B</span><span class="ch">ESC<small>escape</small></span><span class="dec">27</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">2B</span><span class="ch">+</span><span class="dec">43</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">3B</span><span class="ch">;</span><span class="dec">59</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">4B</span><span class="ch">K</span><span class="dec">75</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">5B</span><span class="ch">[</span><span class="dec">91</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">6B</span><span class="ch">k</span><span class="dec">107</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">7B</span><span class="ch">{</span><span class="dec">123</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">C<span class="b">1100</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">0C</span><span class="ch">FF<small>form feed</small></span><span class="dec">12</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">1C</span><span class="ch">FS</span><span class="dec">28</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">2C</span><span class="ch">,</span><span class="dec">44</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">3C</span><span class="ch">&lt;</span><span class="dec">60</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">4C</span><span class="ch">L</span><span class="dec">76</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">5C</span><span class="ch">\</span><span class="dec">92</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">6C</span><span class="ch">l</span><span class="dec">108</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">7C</span><span class="ch">|</span><span class="dec">124</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">D<span class="b">1101</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">0D</span><span class="ch">CR<small>carriage</small></span><span class="dec">13</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">1D</span><span class="ch">GS</span><span class="dec">29</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">2D</span><span class="ch">-</span><span class="dec">45</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">3D</span><span class="ch">=</span><span class="dec">61</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">4D</span><span class="ch">M</span><span class="dec">77</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">5D</span><span class="ch">]</span><span class="dec">93</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">6D</span><span class="ch">m</span><span class="dec">109</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">7D</span><span class="ch">}</span><span class="dec">125</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">E<span class="b">1110</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">0E</span><span class="ch">SO</span><span class="dec">14</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">1E</span><span class="ch">RS</span><span class="dec">30</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">2E</span><span class="ch">.</span><span class="dec">46</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">3E</span><span class="ch">&gt;</span><span class="dec">62</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">4E</span><span class="ch">N</span><span class="dec">78</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">5E</span><span class="ch">^</span><span class="dec">94</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">6E</span><span class="ch">n</span><span class="dec">110</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">7E</span><span class="ch">~</span><span class="dec">126</span></td>
</tr>
<tr>
<th class="row">F<span class="b">1111</span></th>
<td class="ctrl"><span class="hex">0F</span><span class="ch">SI</span><span class="dec">15</span></td>
<td class="ctrl"><span class="hex">1F</span><span class="ch">US</span><span class="dec">31</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">2F</span><span class="ch">/</span><span class="dec">47</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">3F</span><span class="ch">?</span><span class="dec">63</span></td>
<td class="upper"><span class="hex">4F</span><span class="ch">O</span><span class="dec">79</span></td>
<td class="punct"><span class="hex">5F</span><span class="ch">_</span><span class="dec">95</span></td>
<td class="lower"><span class="hex">6F</span><span class="ch">o</span><span class="dec">111</span></td>
<td class="del"><span class="hex">7F</span><span class="ch">DEL</span><span class="dec">127</span></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
<div class="legend">
<div class="item"><span class="swatch ctrl"></span>Steuerzeichen (0–31)</div>
<div class="item"><span class="swatch space"></span>Leerzeichen (32)</div>
<div class="item"><span class="swatch punct"></span>Satzzeichen</div>
<div class="item"><span class="swatch digit"></span>Ziffern (48–57)</div>
<div class="item"><span class="swatch upper"></span>Großbuchstaben (65–90)</div>
<div class="item"><span class="swatch lower"></span>Kleinbuchstaben (97–122)</div>
<div class="item"><span class="swatch del"></span>DEL (127)</div>
</div>
<div class="meta-row">
<span><strong>Beispiel:</strong> <code>A</code> = Hex <code>41</code> = Dez <code>65</code> = Bin <code>0100&nbsp;0001</code></span>
<span><strong>Trick:</strong> Ziffern <code>0–9</code> liegen bei <code>30–39</code> · <code>'A'+1='B'</code> · Groß ↔ Klein: Bit 5 togglen</span>
</div>
</body>
</html>
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View File
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<!DOCTYPE html>
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<head>
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<title>Byte-Fluss: Bit → Hex → ASCII</title>
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<h1>1 Byte = 8 Bit = 2 Hex = 1 ASCII-Zeichen</h1>
<div class="sub">Dieselbe Datei — dieselben Byte, drei Schreibweisen. Jeder Rahmen = ein Byte.</div>
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<!-- Stage 1: Bitstream -->
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<div class="head"><span class="name">datei.bin</span><span class="meta">Roh-Bit · 8 Bit pro Rahmen</span></div>
<div class="body">
<div class="row-bytes">
<span class="byte-bin">01001000</span><span class="byte-bin">01100101</span><span class="byte-bin">01101100</span><span class="byte-bin">01101100</span><span class="byte-bin">01101111</span><span class="byte-bin">00101100</span><span class="byte-bin">00100000</span><span class="byte-bin">01010111</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-bin">01101111</span><span class="byte-bin">01110010</span><span class="byte-bin">01101100</span><span class="byte-bin">01100100</span><span class="byte-bin">00100001</span><span class="byte-bin">00100000</span><span class="byte-bin">01001000</span><span class="byte-bin">01101111</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-bin">01110111</span><span class="byte-bin">00100000</span><span class="byte-bin">01100001</span><span class="byte-bin">01110010</span><span class="byte-bin">01100101</span><span class="byte-bin">00100000</span><span class="byte-bin">01111001</span><span class="byte-bin">01101111</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-bin">01110101</span><span class="byte-bin">00111111</span><span class="byte-bin">00001010</span><span class="truncate">… (weitere Byte)</span>
</div>
</div>
</div>
<div class="arrow-stack">
<div class="arrow-label">je 8 Bit → 2 Hex-Ziffern</div>
<div class="arrow"></div>
</div>
<!-- Stage 2: Hex -->
<div class="file">
<div class="head"><span class="name">datei.hex</span><span class="meta">Hex-Sicht · 2 Hex-Ziffern pro Rahmen</span></div>
<div class="body">
<div class="row-bytes">
<span class="byte-hex">48</span><span class="byte-hex">65</span><span class="byte-hex">6C</span><span class="byte-hex">6C</span><span class="byte-hex">6F</span><span class="byte-hex">2C</span><span class="byte-hex">20</span><span class="byte-hex">57</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-hex">6F</span><span class="byte-hex">72</span><span class="byte-hex">6C</span><span class="byte-hex">64</span><span class="byte-hex">21</span><span class="byte-hex">20</span><span class="byte-hex">48</span><span class="byte-hex">6F</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-hex">77</span><span class="byte-hex">20</span><span class="byte-hex">61</span><span class="byte-hex">72</span><span class="byte-hex">65</span><span class="byte-hex">20</span><span class="byte-hex">79</span><span class="byte-hex">6F</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-hex">75</span><span class="byte-hex">3F</span><span class="byte-hex">0A</span><span class="truncate">…</span>
</div>
</div>
</div>
<div class="arrow-stack">
<div class="arrow-label">je 1 Byte → 1 Zeichen</div>
<div class="arrow"></div>
</div>
<!-- Stage 3: ASCII -->
<div class="file">
<div class="head"><span class="name">datei.txt</span><span class="meta">Text-Sicht · 1 ASCII-Zeichen pro Rahmen</span></div>
<div class="body">
<div class="row-bytes">
<span class="byte-ascii">H</span><span class="byte-ascii">e</span><span class="byte-ascii">l</span><span class="byte-ascii">l</span><span class="byte-ascii">o</span><span class="byte-ascii">,</span><span class="byte-ascii np">␣</span><span class="byte-ascii">W</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-ascii">o</span><span class="byte-ascii">r</span><span class="byte-ascii">l</span><span class="byte-ascii">d</span><span class="byte-ascii">!</span><span class="byte-ascii np">␣</span><span class="byte-ascii">H</span><span class="byte-ascii">o</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-ascii">w</span><span class="byte-ascii np">␣</span><span class="byte-ascii">a</span><span class="byte-ascii">r</span><span class="byte-ascii">e</span><span class="byte-ascii np">␣</span><span class="byte-ascii">y</span><span class="byte-ascii">o</span>
</div>
<div class="row-bytes">
<span class="byte-ascii">u</span><span class="byte-ascii">?</span><span class="byte-ascii np">↵</span><span class="truncate">…</span>
</div>
</div>
</div>
<div class="legend">
<span><code>␣</code> = Leerzeichen (0x20)</span>
<span><code>↵</code> = Zeilenumbruch (0x0A, nicht druckbar)</span>
<span><strong>Byte ändern sich nicht.</strong> Nur die Anzeige.</span>
</div>
</div>
</body>
</html>
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BIN
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<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Byte für Byte — drei Brillen</title>
<style>
:root {
--hl: #d63384;
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--border: #cbd5e1;
--bg-soft: #f8fafc;
--bin-bg: #0f0f23;
--bin-fg: #e5e7eb;
--binary-mark: #ef4444;
--ascii-ok: #16a34a;
--ctrl: #9ca3af;
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 28px 32px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 4px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 22px; font-size: 1rem; }
.sub code { font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, monospace; }
.windows { display: grid; grid-template-columns: 1fr 1fr 1fr; gap: 18px; max-width: 1180px; margin: 0 auto; }
.window { border: 2px solid var(--border); border-radius: 10px; overflow: hidden; display: flex; flex-direction: column; }
.window-header { background: var(--bg-soft); padding: 10px 14px; border-bottom: 2px solid var(--border); display: flex; flex-direction: column; gap: 2px; }
.window-title { font-size: 0.78rem; font-weight: 700; text-transform: uppercase; letter-spacing: 0.1em; color: var(--muted); }
.window-name { font-size: 1.15rem; font-weight: 700; color: var(--dark); }
.window-body { padding: 14px 16px; flex: 1; display: flex; flex-direction: column; gap: 6px; font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, monospace; }
.window.bin .window-body { background: var(--bin-bg); }
.window.bin .row { color: var(--bin-fg); font-size: 1.05rem; letter-spacing: 0.04em; }
.window.hex .row { color: var(--dark); font-size: 1.4rem; font-weight: 700; letter-spacing: 0.06em; }
.window.text .row { font-size: 1.4rem; font-weight: 700; display: flex; align-items: center; gap: 10px; }
.window.text .glyph.printable { color: var(--ascii-ok); }
.window.text .glyph.ctrl { color: var(--ctrl); font-size: 1.1rem; }
.window.text .glyph.binary { color: var(--binary-mark); }
.window.text .note { font-size: 0.78rem; font-weight: 400; color: var(--muted); margin-left: auto; }
.footnote { margin-top: 24px; max-width: 1100px; margin-left: auto; margin-right: auto; display: flex; gap: 32px; justify-content: center; font-size: 0.95rem; }
.legend { display: flex; align-items: center; gap: 8px; }
.swatch { display: inline-block; width: 16px; height: 16px; border-radius: 3px; }
.swatch.binary { background: #fee2e2; border: 2px solid var(--binary-mark); }
.swatch.ascii { background: #dcfce7; border: 2px solid var(--ascii-ok); }
.verdict { margin-top: 14px; text-align: center; font-size: 1.05rem; color: var(--dark); }
.verdict strong { color: var(--binary-mark); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Byte für Byte</h1>
<div class="sub">Eine Datei — drei Brillen. Beispiel: erste 8 Byte einer PNG-Datei.</div>
<div class="windows">
<div class="window bin">
<div class="window-header">
<div class="window-title">Fenster 1</div>
<div class="window-name">Bin · rohe 0 und 1</div>
</div>
<div class="window-body">
<div class="row">10001001</div>
<div class="row">01010000</div>
<div class="row">01001110</div>
<div class="row">01000111</div>
<div class="row">00001101</div>
<div class="row">00001010</div>
<div class="row">00011010</div>
<div class="row">00001010</div>
</div>
</div>
<div class="window hex">
<div class="window-header">
<div class="window-title">Fenster 2</div>
<div class="window-name">Hex · 2 Ziffern pro Byte</div>
</div>
<div class="window-body">
<div class="row">89</div>
<div class="row">50</div>
<div class="row">4E</div>
<div class="row">47</div>
<div class="row">0D</div>
<div class="row">0A</div>
<div class="row">1A</div>
<div class="row">0A</div>
</div>
</div>
<div class="window text">
<div class="window-header">
<div class="window-title">Fenster 3</div>
<div class="window-name">Text · ASCII oder ✗ (> 126)</div>
</div>
<div class="window-body">
<div class="row"><span class="glyph binary">✗</span><span class="note">137 &gt; 126</span></div>
<div class="row"><span class="glyph printable">P</span><span class="note">80</span></div>
<div class="row"><span class="glyph printable">N</span><span class="note">78</span></div>
<div class="row"><span class="glyph printable">G</span><span class="note">71</span></div>
<div class="row"><span class="glyph ctrl">CR</span><span class="note">13 · Steuerz.</span></div>
<div class="row"><span class="glyph ctrl">LF</span><span class="note">10 · Steuerz.</span></div>
<div class="row"><span class="glyph ctrl">SUB</span><span class="note">26 · Steuerz.</span></div>
<div class="row"><span class="glyph ctrl">LF</span><span class="note">10 · Steuerz.</span></div>
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
Mindestens ein Byte mit Wert &gt; 126 → <strong>Binärdatei</strong>. Sonst: reine Textdatei.
</div>
</body>
</html>
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<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Byte → Nibble → Hex</title>
<style>
:root {
--hl: #d63384;
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--border: #cbd5e1;
--bg-soft: #f8fafc;
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 28px 32px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 4px; font-size: 1.55rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 22px; font-size: 0.95rem; }
.stage { display: flex; flex-direction: column; align-items: center; gap: 6px; }
.level { display: flex; flex-direction: column; align-items: center; }
.label { font-size: 0.78rem; color: var(--muted); text-transform: uppercase; letter-spacing: 0.08em; margin-bottom: 6px; font-weight: 600; }
/* Level 1: whole byte */
.byte {
display: flex;
gap: 4px;
padding: 8px 14px;
border: 2px solid var(--dark);
border-radius: 8px;
background: var(--bg-soft);
}
.byte .bit { font-family: ui-monospace, "SF Mono", Menlo, monospace; font-size: 1.3rem; font-weight: 700; padding: 4px 8px; min-width: 22px; text-align: center; }
.byte .sep { width: 2px; background: var(--hl); margin: 2px 6px; border-radius: 2px; }
/* Split arrows */
.split { display: flex; justify-content: space-between; width: 360px; margin: 2px 0; }
.split .arrow {
width: 0; height: 0;
border-left: 9px solid transparent;
border-right: 9px solid transparent;
border-top: 12px solid var(--hl);
}
/* Level 2: two nibbles */
.nibbles { display: flex; gap: 80px; }
.nibble {
display: flex; flex-direction: column; align-items: center; gap: 6px;
padding: 10px 14px;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 8px;
background: #fff;
}
.nibble .bits { display: flex; gap: 4px; font-family: ui-monospace, monospace; font-size: 1.15rem; font-weight: 700; }
.nibble .bits span { padding: 2px 6px; min-width: 20px; text-align: center; }
.nibble .meta { font-size: 0.78rem; color: var(--muted); }
.single-arrow {
width: 0; height: 0;
border-left: 9px solid transparent;
border-right: 9px solid transparent;
border-top: 12px solid var(--hl);
margin: 2px 0;
}
/* Level 3: hex digits */
.hex-digits { display: flex; gap: 80px; }
.hex-digit {
display: flex; flex-direction: column; align-items: center; gap: 4px;
padding: 8px 22px;
border: 2px solid var(--dark);
border-radius: 8px;
background: var(--dark);
color: var(--hl);
}
.hex-digit .digit { font-family: ui-monospace, monospace; font-size: 2rem; font-weight: 800; line-height: 1; }
.hex-digit .meta { font-size: 0.72rem; color: #f3f4f6; opacity: 0.7; }
/* Merge down to byte */
.merge {
display: flex; justify-content: center; margin-top: 2px;
}
.merge-v {
display: grid;
grid-template-columns: 60px 60px;
justify-content: center;
align-items: center;
}
.merge-v .line {
height: 20px;
border-right: 2px solid var(--hl);
}
.merge-v .line.l { border-right: none; border-left: 2px solid var(--hl); }
.bottom-bar { height: 2px; background: var(--hl); width: 120px; }
/* Final result */
.result {
margin-top: 14px;
padding: 14px 22px;
background: #fef3f8;
border-left: 4px solid var(--hl);
border-radius: 4px;
font-size: 1.05rem;
text-align: center;
max-width: 640px;
}
.result code { background: var(--dark); color: var(--hl); padding: 2px 8px; border-radius: 4px; font-family: ui-monospace, monospace; font-weight: 700; }
.result strong { color: var(--hl); }
.math {
margin-top: 10px;
font-size: 0.95rem;
color: var(--dark);
text-align: center;
}
.math .eq { font-family: ui-monospace, monospace; font-weight: 700; }
</style>
</head>
<body>
<h1>1 Byte → 2 Nibble → 2 Hex-Ziffern</h1>
<div class="sub">Jedes Byte lässt sich sauber halbieren – und 4 Bit passen exakt auf eine Hex-Ziffer.</div>
<div class="stage">
<!-- Level 1 -->
<div class="level">
<div class="label">1 Byte · 8 Bit · 2⁸ = 256 Werte</div>
<div class="byte">
<span class="bit">0</span><span class="bit">1</span><span class="bit">0</span><span class="bit">0</span>
<span class="sep"></span>
<span class="bit">1</span><span class="bit">1</span><span class="bit">0</span><span class="bit">1</span>
</div>
</div>
<div class="split">
<div class="arrow"></div>
<div class="arrow"></div>
</div>
<!-- Level 2 -->
<div class="level">
<div class="label">2 Nibble · je 4 Bit · 2⁴ = 16 Werte</div>
<div class="nibbles">
<div class="nibble">
<div class="bits"><span>0</span><span>1</span><span>0</span><span>0</span></div>
<div class="meta">= 4 (dez)</div>
</div>
<div class="nibble">
<div class="bits"><span>1</span><span>1</span><span>0</span><span>1</span></div>
<div class="meta">= 13 (dez)</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="split">
<div class="arrow"></div>
<div class="arrow"></div>
</div>
<!-- Level 3 -->
<div class="level">
<div class="label">2 Hex-Ziffern · Symbole 0–F</div>
<div class="hex-digits">
<div class="hex-digit">
<div class="digit">4</div>
<div class="meta">Nibble → 1 Ziffer</div>
</div>
<div class="hex-digit">
<div class="digit">D</div>
<div class="meta">13 → D</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="result">
<code>01001101</code> (bin) &nbsp;=&nbsp; <code>4D</code> (hex) &nbsp;=&nbsp; <strong>77</strong> (dez) &nbsp;=&nbsp; <strong>"M"</strong> (ASCII)
</div>
<div class="math">
<span class="eq">16 × 16 = 256</span> &nbsp;·&nbsp; <span class="eq">2⁴ × 2⁴ = 2⁸</span> &nbsp;·&nbsp; Darum passt Hex so gut zu Bytes.
</div>
</div>
</body>
</html>
</content>
</invoke>
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+172
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@@ -0,0 +1,172 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Container ≠ Codec</title>
<style>
:root {
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--soft: #f8fafc;
--border: #cbd5e1;
--hl: #d63384;
--container: #2563eb;
--video: #7c3aed;
--audio: #ea580c;
--subs: #16a34a;
--meta: #94a3b8;
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 28px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 22px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.scene {
display: grid;
grid-template-columns: 1fr 1fr;
gap: 22px;
max-width: 1200px;
margin: 0 auto;
}
.container-box {
border: 3px dashed var(--container);
border-radius: 14px;
padding: 14px 16px 18px;
background: #fff;
position: relative;
}
.container-tag {
position: absolute;
top: -12px;
left: 18px;
background: #fff;
padding: 0 10px;
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 0.78rem;
font-weight: 700;
color: var(--container);
}
.container-label {
text-align: center;
font-size: 0.7rem;
font-weight: 700;
text-transform: uppercase;
letter-spacing: 0.12em;
color: var(--muted);
margin-bottom: 10px;
}
.track {
display: grid;
grid-template-columns: 90px 1fr;
gap: 12px;
align-items: center;
background: var(--soft);
border-left: 4px solid;
border-radius: 6px;
padding: 9px 14px;
margin-bottom: 6px;
}
.track.video { border-left-color: var(--video); }
.track.audio { border-left-color: var(--audio); }
.track.subs { border-left-color: var(--subs); }
.track.meta { border-left-color: var(--meta); }
.track-label {
font-size: 0.78rem;
font-weight: 700;
text-transform: uppercase;
letter-spacing: 0.08em;
}
.track.video .track-label { color: var(--video); }
.track.audio .track-label { color: var(--audio); }
.track.subs .track-label { color: var(--subs); }
.track.meta .track-label { color: var(--meta); }
.codec-pill {
display: inline-block;
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 0.82rem;
background: #fff;
border: 1px solid var(--border);
padding: 2px 9px;
border-radius: 4px;
color: var(--dark);
}
.verdict {
margin-top: 22px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
}
.verdict-q { font-size: 1.1rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.93rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
.verdict-a code { font-family: ui-monospace, monospace; background: var(--soft); padding: 1px 5px; border-radius: 4px; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Container ≠ Codec</h1>
<div class="sub">Die <strong>Hülle</strong> sagt nichts darüber, <strong>wie</strong> der Inhalt komprimiert wurde.</div>
<div class="scene">
<div class="container-box">
<span class="container-tag">.mp4</span>
<div class="container-label">Datei A — älterer Stand</div>
<div class="track video">
<span class="track-label">Video</span>
<span><span class="codec-pill">H.264 / AVC</span> · 1080p · 8 Mbit/s</span>
</div>
<div class="track audio">
<span class="track-label">Audio</span>
<span><span class="codec-pill">AAC</span> · 192 kbit/s · Stereo</span>
</div>
<div class="track subs">
<span class="track-label">Untertitel</span>
<span><span class="codec-pill">TTML</span> · de + en</span>
</div>
<div class="track meta">
<span class="track-label">Metadaten</span>
<span>Titel · Dauer · Datum · Bitrate</span>
</div>
</div>
<div class="container-box">
<span class="container-tag">.mp4</span>
<div class="container-label">Datei B — modern</div>
<div class="track video">
<span class="track-label">Video</span>
<span><span class="codec-pill">AV1</span> · 4K · 25 Mbit/s</span>
</div>
<div class="track audio">
<span class="track-label">Audio</span>
<span><span class="codec-pill">Opus</span> · 128 kbit/s · 5.1 Surround</span>
</div>
<div class="track subs">
<span class="track-label">Untertitel</span>
<span><span class="codec-pill">WebVTT</span> · de + en + ja</span>
</div>
<div class="track meta">
<span class="track-label">Metadaten</span>
<span>Titel · Dauer · Datum · HDR-Info</span>
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Gleiche Endung. Anderes Innenleben.</div>
<div class="verdict-a"><strong>Container</strong> = Verpackung (<code>.mp4</code>, <code>.mkv</code>, <code>.webm</code>). <strong>Codec</strong> = Komprimierer (H.264 / AV1 / AAC / Opus). <strong>Tool:</strong> <code>mediainfo &lt;datei&gt;</code> zeigt beides.</div>
</div>
</body>
</html>
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<html lang="de">
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<title>Drei Dateien — dasselbe Innenleben</title>
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html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 32px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.85rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 28px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
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.file {
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padding: 16px 18px;
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.file.audio { border-color: var(--audio); }
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.file-head { display: flex; justify-content: space-between; align-items: baseline; }
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.file.foto .file-name { color: var(--foto); }
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.file-ext { font-family: ui-monospace, monospace; font-size: 0.78rem; color: var(--muted); }
.preview {
border-radius: 8px;
border: 1px solid var(--border);
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display: block;
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.hex-strip {
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.hex-strip .magic { color: #fff; font-weight: 700; padding: 0 2px; border-radius: 2px; }
.hex-strip.foto-magic .magic { background: var(--foto); }
.hex-strip.audio-magic .magic { background: var(--audio); }
.hex-strip.pdf-magic .magic { background: var(--pdf); }
.hex-label {
font-size: 0.68rem;
text-transform: uppercase;
letter-spacing: 0.1em;
color: var(--muted);
font-weight: 700;
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}
.magic-caption {
font-size: 0.78rem;
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text-align: center;
font-family: ui-monospace, monospace;
}
.magic-caption .magic-word {
color: var(--dark);
font-weight: 700;
}
.verdict {
margin-top: 26px;
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margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
}
.verdict-q { font-size: 1.15rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.95rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Drei Dateien — dasselbe Innenleben</h1>
<div class="sub">Außen <strong>völlig verschieden</strong>. Innen reden alle dieselbe Sprache: <strong>Byte für Byte</strong>.</div>
<div class="files">
<div class="file foto">
<div class="file-head">
<span class="file-name">Foto</span>
<span class="file-ext">.png</span>
</div>
<svg class="preview" viewBox="0 0 220 130" preserveAspectRatio="xMidYMid slice">
<defs>
<linearGradient id="sky-f" x1="0" y1="0" x2="0" y2="1">
<stop offset="0%" stop-color="#fde68a"/>
<stop offset="60%" stop-color="#fb923c"/>
<stop offset="100%" stop-color="#7c3aed"/>
</linearGradient>
</defs>
<rect x="0" y="0" width="220" height="130" fill="url(#sky-f)"/>
<circle cx="160" cy="50" r="18" fill="#fef3c7" opacity="0.95"/>
<path d="M0,95 L40,80 L80,90 L120,72 L160,86 L220,75 L220,130 L0,130 Z" fill="#1e1b4b"/>
<path d="M0,110 L60,100 L120,108 L180,98 L220,105 L220,130 L0,130 Z" fill="#0f172a" opacity="0.7"/>
</svg>
<div>
<div class="hex-label">Erste Bytes der Datei</div>
<div class="hex-strip foto-magic">
<span class="magic">89 50 4E 47</span> 0D 0A 1A 0A 00 00 00 0D 49 48 44 52
</div>
</div>
<div class="magic-caption"><span class="magic-word">50 4E 47</span> = <span class="magic-word">"PNG"</span></div>
</div>
<div class="file audio">
<div class="file-head">
<span class="file-name">Sprachnachricht</span>
<span class="file-ext">.mp3</span>
</div>
<svg class="preview" viewBox="0 0 220 130" preserveAspectRatio="none">
<rect x="0" y="0" width="220" height="130" fill="#0f0f23"/>
<line x1="0" y1="65" x2="220" y2="65" stroke="#374151" stroke-width="1"/>
<path d="M0,65 L8,65 L12,55 L16,75 L20,40 L24,90 L28,30 L32,95 L36,35 L40,90
L48,45 L56,82 L64,50 L72,78 L80,52 L88,75 L96,55 L104,72
L116,58 L128,72 L140,60 L152,70 L168,62 L184,68 L200,64 L220,65
L220,130 L0,130 Z" fill="#fb923c" stroke="#ea580c" stroke-width="1"/>
</svg>
<div>
<div class="hex-label">Erste Bytes der Datei</div>
<div class="hex-strip audio-magic">
<span class="magic">49 44 33</span> 03 00 00 00 00 03 76 54 49 54 32 00 00
</div>
</div>
<div class="magic-caption"><span class="magic-word">49 44 33</span> = <span class="magic-word">"ID3"</span></div>
</div>
<div class="file pdf">
<div class="file-head">
<span class="file-name">PDF-Dokument</span>
<span class="file-ext">.pdf</span>
</div>
<svg class="preview" viewBox="0 0 220 130" preserveAspectRatio="xMidYMid meet">
<rect x="0" y="0" width="220" height="130" fill="#f8fafc"/>
<rect x="50" y="14" width="120" height="102" rx="4" fill="#fff" stroke="#cbd5e1" stroke-width="1"/>
<rect x="58" y="24" width="80" height="4" rx="1" fill="#7c3aed"/>
<rect x="58" y="34" width="104" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="40" width="98" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="46" width="92" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="52" width="100" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="62" width="80" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="68" width="96" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="74" width="88" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="84" width="40" height="3" rx="1" fill="#7c3aed" opacity="0.7"/>
<rect x="58" y="92" width="92" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="98" width="86" height="2" fill="#cbd5e1"/>
<rect x="58" y="104" width="78" height="2" fill="#cbd5e1"/>
</svg>
<div>
<div class="hex-label">Erste Bytes der Datei</div>
<div class="hex-strip pdf-magic">
<span class="magic">25 50 44 46</span> 2D 31 2E 37 0A 25 E2 E3 CF D3 0A 0A
</div>
</div>
<div class="magic-caption"><span class="magic-word">25 50 44 46</span> = <span class="magic-word">"%PDF"</span></div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Drei verschiedene Dinge — eine Sprache.</div>
<div class="verdict-a">Jede Datei beginnt mit ihrer <strong>Visitenkarte</strong> (Magic Number) und besteht ab da aus nichts als Byte. Foto, Audio, PDF — alle dieselben Bauteile, nur anders zusammengesetzt.</div>
</div>
</body>
</html>
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<html lang="de">
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<meta charset="UTF-8">
<title>Hex → Dezimal</title>
<style>
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; }
body { padding: 28px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 4px; font-size: 1.6rem; color: #1a1a2e; }
.sub { text-align: center; color: #6b7280; margin-bottom: 18px; font-size: 0.95rem; }
table { border-collapse: collapse; margin: 0 auto; font-variant-numeric: tabular-nums; }
th, td { border: 1px solid #cbd5e1; padding: 7px 10px; text-align: center; font-size: 0.95rem; }
thead th { background: #1a1a2e; color: #fff; }
tbody th { background: #334155; color: #fff; font-weight: 600; }
tbody td.ascii { background: #f3f4f6; }
tbody td.nonascii { background: #fff; color: #6b7280; }
.corner { background: #0f0f23; color: #d63384; }
.legend { display: flex; justify-content: center; gap: 24px; margin-top: 16px; font-size: 0.9rem; color: #374151; }
.sw { display: inline-block; width: 14px; height: 14px; border: 1px solid #cbd5e1; vertical-align: middle; margin-right: 6px; }
.example { margin: 20px auto 0; max-width: 720px; padding: 14px 18px; background: #fef3f8; border-left: 4px solid #d63384; border-radius: 4px; font-size: 1rem; color: #1a1a2e; }
code { background: #1a1a2e; color: #d63384; padding: 2px 6px; border-radius: 3px; font-family: ui-monospace, monospace; font-weight: 700; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Hex → Dezimal</h1>
<div class="sub">Dezimalwert = (Zeile × 16) + Spalte</div>
<table>
<thead>
<tr>
<th class="corner">×16 / +</th>
<th>0</th><th>1</th><th>2</th><th>3</th><th>4</th><th>5</th><th>6</th><th>7</th>
<th>8</th><th>9</th><th>A <small style="opacity:.7;font-weight:400">(10)</small></th><th>B <small style="opacity:.7;font-weight:400">(11)</small></th><th>C <small style="opacity:.7;font-weight:400">(12)</small></th><th>D <small style="opacity:.7;font-weight:400">(13)</small></th><th>E <small style="opacity:.7;font-weight:400">(14)</small></th><th>F <small style="opacity:.7;font-weight:400">(15)</small></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
</tbody>
</table>
<div class="legend">
<span><span class="sw" style="background:#f3f4f6"></span>ASCII (0–127)</span>
<span><span class="sw" style="background:#fff"></span>Non-ASCII (128–255)</span>
</div>
<div class="example">
<strong>Beispiel:</strong> <code>4D</code> → Zeile <code>4</code> × 16 + Spalte <code>D</code> = 64 + 13 = <strong>77</strong> (= "M" in ASCII)
</div>
<script>
const rows = '0123456789ABCDEF';
const tb = document.querySelector('tbody');
for (let r = 0; r < 16; r++) {
const tr = document.createElement('tr');
const th = document.createElement('th');
th.innerHTML = r >= 10 ? rows[r] + ' <small style="opacity:.7;font-weight:400">('+r+')</small>' : rows[r];
tr.appendChild(th);
for (let c = 0; c < 16; c++) {
const td = document.createElement('td');
const v = r*16 + c;
td.textContent = v;
td.className = v <= 127 ? 'ascii' : 'nonascii';
tr.appendChild(td);
}
tb.appendChild(tr);
}
</script>
</body>
</html>
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+206
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<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>JPEG-Pipeline — 6 Schritte vom Foto zur Datei</title>
<style>
:root {
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--soft: #f8fafc;
--border: #cbd5e1;
--hl: #d63384;
--lossless-step: #2563eb;
--lossy-step: #ea580c;
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 28px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 26px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.pipeline {
display: grid;
grid-template-columns: 110px repeat(6, 1fr) 110px;
gap: 4px;
max-width: 1200px;
margin: 0 auto;
align-items: stretch;
}
.endpoint {
display: flex;
flex-direction: column;
align-items: center;
justify-content: center;
gap: 6px;
text-align: center;
}
.endpoint-art { width: 88px; height: 60px; display: block; }
.endpoint-label {
font-size: 0.92rem;
font-weight: 700;
color: var(--dark);
}
.endpoint-size {
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 0.82rem;
color: var(--muted);
}
.step {
border: 2px solid;
border-radius: 8px;
padding: 8px 6px;
background: #fff;
display: flex;
flex-direction: column;
align-items: center;
gap: 4px;
text-align: center;
}
.step.lossless { border-color: var(--lossless-step); }
.step.lossy { border-color: var(--lossy-step); }
.step-num {
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 0.72rem;
font-weight: 700;
color: var(--muted);
}
.step-name {
font-size: 0.78rem;
font-weight: 700;
line-height: 1.2;
}
.step.lossless .step-name { color: var(--lossless-step); }
.step.lossy .step-name { color: var(--lossy-step); }
.step-desc {
font-size: 0.66rem;
color: var(--muted);
line-height: 1.3;
}
.arrow {
display: flex;
align-items: center;
justify-content: center;
color: var(--muted);
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 1rem;
}
.legend {
margin-top: 16px;
display: flex;
justify-content: center;
gap: 24px;
font-size: 0.84rem;
color: var(--dark);
}
.legend-item { display: flex; align-items: center; gap: 6px; }
.legend-swatch {
width: 14px;
height: 14px;
border-radius: 3px;
display: inline-block;
}
.legend-swatch.lossless { background: var(--lossless-step); }
.legend-swatch.lossy { background: var(--lossy-step); }
.verdict {
margin-top: 22px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
}
.verdict-q { font-size: 1.1rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.93rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>JPEG-Pipeline — 6 Schritte vom Foto zur Datei</h1>
<div class="sub">Nur <strong>einer</strong> dieser Schritte verliert Information. Die anderen fünf sind verlustfrei.</div>
<div class="pipeline">
<div class="endpoint">
<svg class="endpoint-art" viewBox="0 0 88 60">
<defs>
<linearGradient id="photo-grad" x1="0" y1="0" x2="0" y2="1">
<stop offset="0%" stop-color="#fde68a"/>
<stop offset="55%" stop-color="#fb923c"/>
<stop offset="100%" stop-color="#7c3aed"/>
</linearGradient>
</defs>
<rect x="0" y="0" width="88" height="60" rx="3" fill="url(#photo-grad)"/>
<circle cx="66" cy="22" r="9" fill="#fef3c7"/>
<path d="M0,42 L18,34 L40,40 L60,30 L80,38 L88,33 L88,60 L0,60 Z" fill="#1e1b4b"/>
</svg>
<div class="endpoint-label">Foto (Roh)</div>
<div class="endpoint-size">~36 MB</div>
</div>
<div class="step lossless">
<div class="step-num">1</div>
<div class="step-name">Farbraum</div>
<div class="step-desc">RGB → Y'CbCr<br>Helligkeit von Farbe trennen</div>
</div>
<div class="step lossy">
<div class="step-num">2</div>
<div class="step-name">Chroma-Subsampling</div>
<div class="step-desc">Cb &amp; Cr auf <strong>¼</strong><br>Auge sieht Farbe grob</div>
</div>
<div class="step lossless">
<div class="step-num">3</div>
<div class="step-name">8×8 Blöcke</div>
<div class="step-desc">Bild in Kacheln<br>jeder Block einzeln</div>
</div>
<div class="step lossless">
<div class="step-num">4</div>
<div class="step-name">DCT</div>
<div class="step-desc">Frequenz-Zerlegung<br>häufige Muster</div>
</div>
<div class="step lossy">
<div class="step-num">5</div>
<div class="step-name">Quantisierung</div>
<div class="step-desc"><strong>Hier</strong> wird weggeworfen<br>hohe Frequenzen raus</div>
</div>
<div class="step lossless">
<div class="step-num">6</div>
<div class="step-name">Huffman</div>
<div class="step-desc">Verlustfrei kürzen<br>häufig → kurz</div>
</div>
<div class="endpoint">
<svg class="endpoint-art" viewBox="0 0 88 60">
<rect x="0" y="0" width="88" height="60" rx="3" fill="url(#photo-grad)"/>
<circle cx="66" cy="22" r="9" fill="#fef3c7"/>
<path d="M0,42 L18,34 L40,40 L60,30 L80,38 L88,33 L88,60 L0,60 Z" fill="#1e1b4b"/>
</svg>
<div class="endpoint-label">JPEG</div>
<div class="endpoint-size">~3,5 MB</div>
</div>
</div>
<div class="legend">
<span class="legend-item"><span class="legend-swatch lossless"></span>verlustfrei (umkehrbar)</span>
<span class="legend-item"><span class="legend-swatch lossy"></span>verlustbehaftet (Information weg)</span>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Der <strong>Quanten-Schritt</strong> ist das ganze Geheimnis von JPEG.</div>
<div class="verdict-a">Schritte 1, 3, 4, 6 verlieren nichts. Schritt 2 wirft Farb-Detail weg (Auge merkt nicht). Schritt 5 entscheidet — je nach Qualitäts-Stufe — wie viel <strong>Frequenz-Detail</strong> verloren geht. Niedrige Quality = aggressivere Schritt-5-Quantisierung.</div>
</div>
</body>
</html>
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+158
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<!DOCTYPE html>
<html lang="de">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Dieselbe Aufnahme, zwei Formate</title>
<style>
:root {
--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--soft: #f8fafc;
--border: #cbd5e1;
--hl: #d63384;
--lossless: #16a34a;
--lossy: #ef4444;
}
html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 36px 48px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.85rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 28px; font-size: 1.05rem; }
.grid { display: grid; grid-template-columns: 1fr 1fr; gap: 26px; max-width: 1200px; margin: 0 auto; }
.panel { border: 2px solid var(--border); border-radius: 12px; padding: 22px 24px; display: flex; flex-direction: column; gap: 14px; background: #fff; }
.panel.left { border-color: var(--lossless); }
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.panel-tag {
font-size: 0.74rem;
font-weight: 700;
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color: var(--muted);
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</head>
<body>
<h1>Dieselbe Aufnahme, zwei Formate</h1>
<div class="sub">3 Sekunden Snare-Hit mit Cymbal-Tail · 44,1 kHz Sample-Rate · Stereo</div>
<div class="grid">
<div class="panel left">
<div class="panel-head">
<span class="panel-name">Lossless</span>
<span class="panel-tag">FLAC</span>
</div>
<div class="panel-format">verlustfrei · alle Frequenzen 0–22 kHz erhalten</div>
<svg class="waveform" viewBox="0 0 800 160" preserveAspectRatio="none">
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<linearGradient id="green-grad" x1="0" y1="0" x2="0" y2="1">
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</linearGradient>
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<line x1="0" y1="80" x2="800" y2="80" stroke="#374151" stroke-width="1"/>
<!-- detailed waveform: transient peak + cymbal decay with high-freq noise -->
<path d="M0,80
L40,80 L42,78 L44,82 L46,74 L48,88
L60,30 L62,135 L64,18 L66,142 L68,28 L70,128 L72,38 L74,118 L76,48 L78,108
L90,55 L92,108 L94,52 L96,112 L98,58 L100,105 L102,62 L104,98 L106,68 L108,92
L130,72 L132,92 L134,68 L136,94 L138,72 L140,90 L142,74 L144,88
L170,76 L172,86 L174,74 L176,87 L178,76 L180,85
L220,77 L222,84 L224,76 L226,85 L228,77 L230,83
L280,78 L282,83 L284,77 L286,84 L288,78 L290,82
L340,79 L342,82 L344,78 L346,82 L348,79 L350,81
L400,79 L402,81 L404,79 L406,81 L408,79 L410,81
L460,80 L462,81 L464,79 L466,81 L468,80 L470,80
L520,80 L522,81 L524,79 L526,80
L580,80 L582,80 L584,80
L640,80 L700,80 L800,80 Z"
fill="url(#green-grad)" stroke="#16a34a" stroke-width="1" opacity="0.95"/>
</svg>
<div class="stats">
<div class="stat"><div class="label">Dateigröße</div><div class="value">5,3 MB</div></div>
<div class="stat"><div class="label">Bitrate</div><div class="value">1.411 kbit/s</div></div>
</div>
</div>
<div class="panel right">
<div class="panel-head">
<span class="panel-name">Lossy</span>
<span class="panel-tag">MP3 128 kbit/s</span>
</div>
<div class="panel-format">verlustbehaftet · hohe Frequenzen weggeworfen, Transienten geglättet</div>
<svg class="waveform" viewBox="0 0 800 160" preserveAspectRatio="none">
<defs>
<linearGradient id="red-grad" x1="0" y1="0" x2="0" y2="1">
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</linearGradient>
</defs>
<line x1="0" y1="80" x2="800" y2="80" stroke="#374151" stroke-width="1"/>
<!-- smoothed waveform: same overall shape, no fine detail in transient peak -->
<path d="M0,80
L40,80 L48,80
L60,48 L65,120 L70,52 L75,115 L80,58 L85,108
L100,68 L108,92 L114,70 L120,90
L150,75 L160,86 L168,76 L174,85
L200,77 L210,84 L220,77 L230,83
L260,78 L280,82 L300,78 L320,82
L360,79 L380,81 L400,79 L420,81
L460,80 L480,80 L520,80
L580,80 L640,80 L700,80 L800,80 Z"
fill="url(#red-grad)" stroke="#ef4444" stroke-width="1" opacity="0.95"/>
</svg>
<div class="stats">
<div class="stat"><div class="label">Dateigröße</div><div class="value">0,48 MB</div></div>
<div class="stat"><div class="label">Bitrate</div><div class="value">128 kbit/s</div></div>
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Hört man den Unterschied?</div>
<div class="verdict-a">Auf dem Smartphone-Lautsprecher: meist nicht. Im Studio-Monitor mit Kopfhörer: oft schon. — MP3 wirft <strong>91 % der Daten weg</strong>, die der Mensch im Alltag nicht vermisst.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>Drei Modalitäten, ein Hebel</title>
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h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.85rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 26px; font-size: 1.05rem; }
.table { display: grid; grid-template-columns: 140px 1fr 1fr 1fr; gap: 12px; max-width: 1180px; margin: 0 auto; align-items: stretch; }
.col-head { font-size: 0.7rem; text-transform: uppercase; letter-spacing: 0.1em; font-weight: 700; color: var(--muted); padding: 0 8px 4px; }
.row-label { font-size: 1.15rem; font-weight: 700; padding: 16px 12px; display: flex; flex-direction: column; gap: 4px; justify-content: center; border-radius: 10px; }
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.cell { border: 1.5px solid var(--border); border-radius: 10px; padding: 12px 14px; background: #fff; display: flex; flex-direction: column; gap: 8px; }
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.cell-bar { height: 8px; border-radius: 4px; background: var(--soft); position: relative; overflow: hidden; }
.cell-bar .fill { position: absolute; left: 0; top: 0; bottom: 0; border-radius: 4px; }
.verdict {
margin-top: 22px;
max-width: 1180px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
text-align: center;
}
.verdict-q { font-size: 1.05rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.95rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Drei Modalitäten — derselbe Hebel</h1>
<div class="sub">Bild, Audio, Video schrumpfen alle dramatisch. Warum? Weil Wahrnehmung Lücken hat.</div>
<div class="table">
<div></div>
<div class="col-head">Roh</div>
<div class="col-head">Lossy (modern)</div>
<div class="col-head">Lossy (aggressiv)</div>
<div class="row-label bild">Bild<small>12-MP-Foto</small></div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">RAW</div>
<div class="cell-size">36 MB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:100%;background:#2563eb"></div></div>
</div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">JPEG · Q 90</div>
<div class="cell-size">4 MB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:11%;background:#2563eb"></div></div>
</div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">JPEG · Q 50</div>
<div class="cell-size">800 KB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:2.2%;background:#2563eb"></div></div>
</div>
<div class="row-label audio">Audio<small>30 s Stereo</small></div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">WAV · 44,1 kHz · 16 bit</div>
<div class="cell-size">5,3 MB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:100%;background:#ea580c"></div></div>
</div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">MP3 · 192 kbit/s</div>
<div class="cell-size">720 KB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:14%;background:#ea580c"></div></div>
</div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">MP3 · 64 kbit/s</div>
<div class="cell-size">240 KB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:4.5%;background:#ea580c"></div></div>
</div>
<div class="row-label video">Video<small>30 s · 4K · 30 fps</small></div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">Roh · 8 bit</div>
<div class="cell-size">12 GB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:100%;background:#7c3aed"></div></div>
</div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">H.264 · 25 Mbit/s</div>
<div class="cell-size">94 MB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:0.8%;background:#7c3aed"></div></div>
</div>
<div class="cell">
<div class="cell-format">H.265 · 12 Mbit/s</div>
<div class="cell-size">45 MB</div>
<div class="cell-bar"><div class="fill" style="width:0.4%;background:#7c3aed"></div></div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Bilder schrumpfen ×45. Audio ×22. Video ×270.</div>
<div class="verdict-a">Jede Reduktion nutzt eine andere Wahrnehmungs-Lücke: <strong>Bild</strong> die geringere Farbschärfe, <strong>Audio</strong> die Maskierung, <strong>Video</strong> die Frame-zu-Frame-Ähnlichkeit.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>Die Reise einer Datei</title>
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html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 32px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.85rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 30px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.journey {
display: grid;
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.station {
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.station-detail { font-size: 0.78rem; color: var(--muted); text-align: center; }
.link {
display: flex;
flex-direction: column;
align-items: center;
gap: 4px;
padding: 0 4px;
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}
.link-rate {
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}
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.link-arrow svg { width: 32px; height: 14px; }
.scenario {
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.scenario-body code { font-family: ui-monospace, monospace; background: #fff; padding: 1px 6px; border-radius: 4px; border: 1px solid var(--border); }
.verdict {
margin-top: 18px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
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}
.verdict-q { font-size: 1.1rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.92rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Die Reise einer Datei</h1>
<div class="sub">Ein 4K-Trailer (<strong>1,2 GB</strong>) reist von der externen SSD auf den Monitor — jede Etappe ist ein eigener Engpass.</div>
<div class="journey">
<div class="station s1">
<div class="station-tag">Quelle</div>
<div class="station-name">SSD<br>extern</div>
<div class="station-detail">NVMe-Stick</div>
</div>
<div class="link">
<div class="link-rate">3 200 MB/s</div>
<svg class="link-arrow" viewBox="0 0 32 14"><path d="M2,7 L26,7 M22,2 L28,7 L22,12" stroke="#d63384" stroke-width="2" fill="none"/></svg>
<div class="link-protocol">USB 4 / TB4</div>
</div>
<div class="station s2">
<div class="station-tag">Aufnahme</div>
<div class="station-name">Laptop</div>
<div class="station-detail">RAM &amp; CPU</div>
</div>
<div class="link">
<div class="link-rate">~7 000 MB/s</div>
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<div class="link-protocol">PCIe 4.0</div>
</div>
<div class="station s3">
<div class="station-tag">Decoder</div>
<div class="station-name">GPU</div>
<div class="station-detail">H.264-Hardware</div>
</div>
<div class="link">
<div class="link-rate">2 200 MB/s</div>
<svg class="link-arrow" viewBox="0 0 32 14"><path d="M2,7 L26,7 M22,2 L28,7 L22,12" stroke="#d63384" stroke-width="2" fill="none"/></svg>
<div class="link-protocol">HDMI 2.1</div>
</div>
<div class="station s4">
<div class="station-tag">Display</div>
<div class="station-name">4K-Monitor</div>
<div class="station-detail">3840 × 2160</div>
</div>
<div class="link">
<div class="link-rate">visuell</div>
<svg class="link-arrow" viewBox="0 0 32 14"><path d="M2,7 L26,7 M22,2 L28,7 L22,12" stroke="#d63384" stroke-width="2" fill="none"/></svg>
<div class="link-protocol">Licht</div>
</div>
<div class="station s5">
<div class="station-tag">Ziel</div>
<div class="station-name">Auge</div>
<div class="station-detail">Bewusstsein</div>
</div>
</div>
<div class="scenario">
<div class="scenario-head">Was hier passiert</div>
<div class="scenario-body">
Die <code>1,2 GB</code> liegen verschlüsselt komprimiert auf dem Stick. Sie reisen über <strong>USB-C</strong> in den RAM, werden vom GPU <strong>dekodiert</strong> (H.264 → roher RGB-Strom), und über <strong>HDMI</strong> als unkomprimiertes Bild an den Monitor geschickt. Dort entstehen pro Sekunde 60 Bilder mit je rund <code>24 MB</code> — also <strong>1,4 GB/s an rohem Pixelstrom</strong>, der niemals als Datei vorliegt.
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Speicher und Schnittstelle sind keine zwei Themen — sie sind die zwei Seiten desselben Engpasses.</div>
<div class="verdict-a">Wo Bytes wohnen entscheidet, wie schnell sie reisen können. Wo sie reisen entscheidet, wo sie wohnen müssen.</div>
</div>
</body>
</html>
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<html lang="de">
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<meta charset="UTF-8">
<title>Eine Datei reist — und erzählt</title>
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--dark: #1a1a2e;
--muted: #6b7280;
--soft: #f8fafc;
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--hl: #d63384;
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html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 28px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.85rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 22px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.scene {
display: grid;
grid-template-columns: 1fr 1.2fr;
gap: 22px;
max-width: 1200px;
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}
.panel {
border: 2px solid;
border-radius: 12px;
padding: 16px 18px;
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display: flex;
flex-direction: column;
gap: 10px;
}
.panel.visible { border-color: var(--visible); }
.panel.hidden { border-color: var(--hidden); }
.panel-head { display: flex; justify-content: space-between; align-items: baseline; }
.panel-tag {
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.panel.visible .panel-name { color: var(--visible); }
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border-radius: 8px;
overflow: hidden;
border: 1px solid var(--border);
display: block;
}
.photo-meta {
display: flex;
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.exif-list {
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.exif-key {
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.exif-val { font-family: ui-monospace, monospace; color: var(--dark); }
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</style>
</head>
<body>
<h1>Eine Datei reist — und erzählt</h1>
<div class="sub">Ein Smartphone-Foto geht von <strong>Stuttgart</strong> nach <strong>Tokyo</strong>. Was sieht der Empfänger — und was bekommt er noch dazu?</div>
<div class="scene">
<div class="panel visible">
<div class="panel-head">
<span class="panel-name">Inhalt</span>
<span class="panel-tag">Was du siehst</span>
</div>
<svg class="photo" viewBox="0 0 420 280" preserveAspectRatio="xMidYMid slice">
<defs>
<linearGradient id="sky" x1="0" y1="0" x2="0" y2="1">
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<circle cx="320" cy="105" r="32" fill="#fff7ed" opacity="0.95"/>
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<rect x="307" y="240" width="2" height="2" fill="#fbbf24"/>
</svg>
<div class="photo-meta">
<span>HEIC · 4032 × 3024</span>
<span>3,2 MB</span>
</div>
</div>
<div class="panel hidden">
<div class="panel-head">
<span class="panel-name">Gepäck</span>
<span class="panel-tag">Was die Datei über sich weiß</span>
</div>
<div class="exif-list">
<div class="exif-key">Kamera</div>
<div class="exif-val">Apple iPhone 15 Pro · 24 mm · ƒ/1.78</div>
<div class="exif-key">Belichtung</div>
<div class="exif-val">1/250 s · ISO 100 · EV 0</div>
<div class="exif-key">Aufgenommen</div>
<div class="exif-val">2026-04-12 · 18:47:12 · +02:00</div>
<div class="exif-key">GPS</div>
<div class="exif-val gps">48.7847° N · 9.1825° E · 248 m<br><span style="font-weight:400">(Stuttgart, Königstraße 28)</span></div>
<div class="exif-key">Software</div>
<div class="exif-val">iOS 18.4.1 · HDR · Live Photo</div>
<div class="exif-key">Farbprofil</div>
<div class="exif-val">Display P3</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="transit-strip">
<div class="transit-tag">Weg</div>
<div class="transit-body">
<div class="transit-route">
<span class="hop origin">Stuttgart</span>
<span class="arrow">→</span>
<span class="hop">DNS</span>
<span class="arrow">→</span>
<span class="hop">TLS 1.3</span>
<span class="arrow">→</span>
<span class="hop edge">CDN-Edge Tokyo</span>
<span class="arrow">→</span>
<span class="hop dest">Tokyo</span>
</div>
<div class="transit-headers">
<strong>HTTP/3 200 OK</strong> · content-type: image/heic · content-length: 3 220 480 · <strong>RTT 47 ms</strong> · cache: HIT (Edge tok-7) · age: 312 s
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Eine Datei = Inhalt + Gepäck + Weg.</div>
<div class="verdict-a"><strong>Inhalt</strong> sieht der Empfänger. <strong>Gepäck</strong> verrät, wer sie gemacht hat — und wo. <strong>Weg</strong> entscheidet, wie schnell sie ankommt. Drei Schichten, eine Datei.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>1 TB verkauft, 931 GB angezeigt — wo gehen die 69 GB hin?</title>
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body { padding: 32px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 24px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.compare {
display: grid;
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gap: 18px;
max-width: 1100px;
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border: 2px solid;
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padding: 18px 22px;
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.side.marketing { border-color: var(--marketing); }
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.side-name { font-size: 1.15rem; font-weight: 700; }
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font-family: system-ui, sans-serif;
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font-family: ui-monospace, monospace;
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}
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.arrow-col svg { display: block; }
.arrow-col .why {
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.math-grid .key { color: var(--muted); }
.math-grid .val { color: var(--dark); font-weight: 700; }
.math-grid .val.hl { color: var(--hl); }
.verdict {
margin-top: 18px;
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text-align: center;
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border-radius: 12px;
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.verdict-a code { font-family: ui-monospace, monospace; background: #fff; padding: 1px 5px; border-radius: 4px; border: 1px solid var(--border); }
</style>
</head>
<body>
<h1>„1 TB" gekauft — 931 GB im Finder. Wo sind die 69 GB hin?</h1>
<div class="sub">Nirgendwo. Es sind <strong>dieselben Byte</strong>. Nur zwei Welten zählen anders.</div>
<div class="compare">
<div class="side marketing">
<div class="side-tag">Auf der Verpackung</div>
<div class="side-name">Marketing</div>
<div class="label-mock">
<span class="big">1 TB</span>
<span class="small-line">externe SSD</span>
</div>
<div class="formel">
1 TB = <strong>10<sup>12</sup></strong> Byte<br>
= 1 000 000 000 000
</div>
</div>
<div class="arrow-col">
<svg viewBox="0 0 60 30" width="56" height="30"><path d="M5,15 L48,15 M42,7 L52,15 L42,23" stroke="#d63384" stroke-width="2.5" fill="none"/></svg>
<div class="why">geteilt durch<br>2<sup>30</sup></div>
</div>
<div class="side os">
<div class="side-tag">Im Finder · Explorer</div>
<div class="side-name">Betriebssystem</div>
<div class="label-mock">
<span class="big">931 GB</span>
<span class="small-line">eigentlich: 931 GiB</span>
</div>
<div class="formel">
1 GiB = <strong>2<sup>30</sup></strong> Byte<br>
= 1 073 741 824
</div>
</div>
</div>
<div class="math-box">
<div class="math-box-head">Die Rechnung</div>
<div class="math-grid">
<span class="key">Marketing schreibt</span>
<span class="val">1 TB = 1 000 000 000 000 Byte (Basis 10)</span>
<span class="key">Betriebssystem rechnet</span>
<span class="val">1 TiB = 1 099 511 627 776 Byte (Basis 2)</span>
<span class="key">1 TB in GiB umrechnen</span>
<span class="val hl">10<sup>12</sup> ÷ 2<sup>30</sup> ≈ 931,3 GiB — der Finder zeigt also „931 GB"</span>
<span class="key">Was die Studis sehen</span>
<span class="val">Etikett: GB · Anzeige: GB · Bedeutung: zwei verschiedene Dinge</span>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Es fehlt nichts. Es wird nur in zwei Sprachen gezählt.</div>
<div class="verdict-a">Korrekt wären <code>GiB</code> (binär, 1024) und <code>GB</code> (dezimal, 1000). In der Realität verwenden beide Welten <code>GB</code> und meinen verschiedene Zahlen.</div>
</div>
</body>
</html>
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<meta charset="UTF-8">
<title>Nyquist-Shannon — wie oft muss man messen?</title>
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h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
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</style>
</head>
<body>
<h1>Nyquist-Shannon — wie oft müssen wir messen?</h1>
<div class="sub">Dieselbe Welle, drei Sample-Raten. Eine fällt durch, eine reicht knapp, eine ist sicher.</div>
<div class="cases">
<div class="case bad">
<div class="case-meta">
<div class="case-tag">Zu wenig</div>
<div class="case-name">Aliasing</div>
<div class="case-rate">f<sub>s</sub> = 0,9 · f</div>
<div class="case-note">Die Sample-Punkte sitzen auf der Welle — aber verbunden sehen sie aus wie eine <strong>ganz andere, langsamere</strong> Welle.</div>
</div>
<div class="plot">
<svg viewBox="0 0 880 140" width="100%" height="140" preserveAspectRatio="none">
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<circle cx="20" cy="70" r="5" fill="#ef4444"/>
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</svg>
</div>
</div>
<div class="case warn">
<div class="case-meta">
<div class="case-tag">Genau</div>
<div class="case-name">Nyquist-Grenze</div>
<div class="case-rate">f<sub>s</sub> = 2 · f</div>
<div class="case-note">Sample exakt auf <strong>Peak und Tal</strong>. Mathematisch reicht das — visuell sieht es kaputt aus.</div>
</div>
<div class="plot">
<svg viewBox="0 0 880 140" width="100%" height="140" preserveAspectRatio="none">
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<circle cx="46.25" cy="25" r="5" fill="#f59e0b"/>
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</svg>
</div>
</div>
<div class="case good">
<div class="case-meta">
<div class="case-tag">Sicher</div>
<div class="case-name">Überabtastung</div>
<div class="case-rate">f<sub>s</sub> = 8 · f</div>
<div class="case-note">Genug Punkte — die Welle wird Punkt für Punkt nachgezeichnet. So macht es eine CD.</div>
</div>
<div class="plot">
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</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">f<sub>s</sub> ≥ 2 · f<sub>max</sub>. So einfach. So endgültig.</div>
<div class="verdict-a">Das Ohr hört bis <strong>20 kHz</strong>. 2 × 20 = 40 kHz. Die CD nimmt <code>44,1 kHz</code> — die 4,1 sind Sicherheits-Marge.</div>
</div>
</body>
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<title>Wir haben gelernt zu lesen — jetzt: wie kommt es rein?</title>
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<body>
<h1>Wir haben gelernt zu <strong>lesen</strong>. Jetzt: wie kommt es <strong>rein</strong>?</h1>
<div class="sub">Die rechte Seite haben wir abgearbeitet. Die linke ist die nächste Stunde.</div>
<div class="pivot">
<div class="station">
<div class="station-tag">Quelle</div>
<div class="station-name">Welt</div>
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<div class="station-detail">Schallwelle · Lichtwelle<br>kontinuierlich · analog</div>
</div>
<div class="strang next">
<div class="strang-tag">jetzt dran</div>
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</div>
<div class="strang-label">Sampling + Quantisierung</div>
</div>
<div class="station bytes">
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<div class="station-name">Datei</div>
<div class="station-detail">
89 50 4E 47<br>
0D 0A 1A 0A<br>
00 00 00 0D
</div>
</div>
<div class="strang done">
<div class="strang-tag">schon durch</div>
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<div class="strang-label">Notation · Encoding · Format</div>
</div>
<div class="station">
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</div>
<div class="station-detail">Text · Bild · Klang<br>Bedeutung</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Die Datei ist die Mitte. Beide Wege führen durch sie hindurch.</div>
<div class="verdict-a"><strong>Rechts:</strong> aus Byte wird Bedeutung — gerade gelernt. &nbsp;&nbsp; <strong>Links:</strong> aus Welt wird Byte — jetzt.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>Psychoakustik — was MP3 weglässt</title>
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<body>
<h1>Psychoakustik — was MP3 wegwirft</h1>
<div class="sub">Ein lauter Ton macht leise Nachbarn <strong>unhörbar</strong>. Was nicht hörbar ist, muss man nicht speichern.</div>
<div class="chart-wrap">
<div class="chart-head">
<div class="chart-title">Lautstärke (dB SPL) über Frequenz (Hz, logarithmisch)</div>
<div class="legend">
<span class="legend-item"><span class="legend-swatch masker"></span>lauter Ton (Masker)</span>
<span class="legend-item"><span class="legend-swatch kept"></span>hörbar · bleibt</span>
<span class="legend-item"><span class="legend-swatch tossed"></span>maskiert · raus</span>
<span class="legend-item"><span class="legend-swatch threshold"></span>Hörschwelle</span>
</div>
</div>
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<text x="40" y="275" font-size="10" fill="#6b7280" text-anchor="end">25</text>
<text x="40" y="345" font-size="10" fill="#6b7280" text-anchor="end">0</text>
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<text x="100" y="360" font-size="10" fill="#6b7280">20</text>
<text x="260" y="360" font-size="10" fill="#6b7280">100</text>
<text x="420" y="360" font-size="10" fill="#6b7280">500</text>
<text x="580" y="360" font-size="10" fill="#6b7280">1k</text>
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<text x="900" y="360" font-size="10" fill="#6b7280">10k</text>
<text x="1040" y="360" font-size="10" fill="#6b7280">20k</text>
<text x="540" y="378" font-size="11" fill="#6b7280" text-anchor="middle">Frequenz [Hz]</text>
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<text x="240" y="260" font-size="10" fill="#16a34a" text-anchor="middle" font-weight="700">bleibt</text>
<circle cx="420" cy="240" r="6" fill="#16a34a"/>
<text x="420" y="230" font-size="10" fill="#16a34a" text-anchor="middle" font-weight="700">bleibt</text>
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<text x="510" y="170" font-size="10" fill="#94a3b8" text-anchor="middle">raus</text>
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<text x="660" y="190" font-size="10" fill="#94a3b8" text-anchor="middle">raus</text>
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<text x="640" y="145" font-size="10" fill="#94a3b8" text-anchor="middle">raus</text>
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<text x="860" y="210" font-size="10" fill="#16a34a" text-anchor="middle" font-weight="700">bleibt</text>
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<text x="960" y="160" font-size="10" fill="#16a34a" text-anchor="middle" font-weight="700">bleibt</text>
<text x="595" y="76" font-size="11" fill="#2563eb" font-weight="700">1 kHz · 90 dB · "Masker"</text>
<text x="780" y="105" font-size="11" fill="#ea580c" font-weight="700">Hörschwelle (in Ruhe)</text>
<text x="540" y="160" font-size="11" fill="#2563eb" font-weight="700" text-anchor="middle">Maskierungs-Bereich</text>
</svg>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">MP3 kodiert nur, was über der <strong>kombinierten Schwelle</strong> liegt.</div>
<div class="verdict-a">Alles unterhalb wird weggeworfen — das Ohr hört es ohnehin nicht. So spart MP3 typischerweise <strong>~90 % der Daten</strong>, ohne dass der Mensch im Alltag etwas vermisst.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>Psychovisualität — Luminanz vor Chrominanz</title>
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h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
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</head>
<body>
<h1>Psychovisualität — Luminanz vor Chrominanz</h1>
<div class="sub">Das Auge sieht <strong>Helligkeit</strong> scharf. <strong>Farbe</strong> darf grob bleiben — und das Bild sieht trotzdem identisch aus.</div>
<div class="compare">
<div class="col full">
<div class="col-head">
<span class="col-name">Ohne Subsampling</span>
<span class="col-tag">4:4:4</span>
</div>
<div class="col-format">jedes Pixel speichert Y · Cb · Cr in voller Auflösung</div>
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<div class="channels">
<div class="channel">
<span class="channel-label">Y</span>
<div class="channel-bar"><div class="fill y" style="width:100%"></div></div>
<span class="channel-pct">100 %</span>
</div>
<div class="channel">
<span class="channel-label">Cb</span>
<div class="channel-bar"><div class="fill cb" style="width:100%"></div></div>
<span class="channel-pct">100 %</span>
</div>
<div class="channel">
<span class="channel-label">Cr</span>
<div class="channel-bar"><div class="fill cr" style="width:100%"></div></div>
<span class="channel-pct">100 %</span>
</div>
</div>
<div class="summary-line">
<span>Datenmenge:</span>
<span><strong>100 %</strong></span>
</div>
</div>
<div class="col reduced">
<div class="col-head">
<span class="col-name">JPEG · H.264 Standard</span>
<span class="col-tag">4:2:0</span>
</div>
<div class="col-format">Y voll · Cb &amp; Cr nur in 2×2-Pixel-Blöcken</div>
<svg class="preview" viewBox="0 0 320 130" preserveAspectRatio="xMidYMid slice">
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<div class="channels">
<div class="channel">
<span class="channel-label">Y</span>
<div class="channel-bar"><div class="fill y" style="width:100%"></div></div>
<span class="channel-pct">100 %</span>
</div>
<div class="channel">
<span class="channel-label">Cb</span>
<div class="channel-bar"><div class="fill cb" style="width:25%"></div></div>
<span class="channel-pct">25 %</span>
</div>
<div class="channel">
<span class="channel-label">Cr</span>
<div class="channel-bar"><div class="fill cr" style="width:25%"></div></div>
<span class="channel-pct">25 %</span>
</div>
</div>
<div class="summary-line">
<span>Datenmenge:</span>
<span><strong>50 %</strong></span>
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Halbe Datenmenge. Identisches Bild — für dein Auge.</div>
<div class="verdict-a">JPEG, H.264, H.265, WebP — alle reduzieren die Farb-Auflösung auf <strong>ein Viertel</strong>. Das ist Psychovisualität: was wir nicht scharf sehen, muss man nicht scharf speichern.</div>
</div>
</body>
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<title>Raster vs. Vektor — Pixel oder Anweisung?</title>
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h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 24px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.pair {
display: grid;
grid-template-columns: 1fr 1fr;
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max-width: 1180px;
margin: 0 auto;
}
.col {
border: 2px solid;
border-radius: 12px;
padding: 16px 18px;
background: #fff;
display: flex;
flex-direction: column;
gap: 10px;
}
.col.raster { border-color: var(--raster); }
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.col.raster .col-name { color: var(--raster); }
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text-transform: uppercase;
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.views {
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.stats {
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margin-top: 22px;
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.verdict-q { font-size: 1.1rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
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.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Raster vs. Vektor — Pixel oder Anweisung?</h1>
<div class="sub">Beide zeigen ein Häkchen. Wenn man <strong>reinzoomt</strong>, kommt die Wahrheit raus.</div>
<div class="pair">
<div class="col raster">
<div class="col-head">
<span class="col-name">Raster</span>
<span class="col-tag">PNG · JPEG · GIF</span>
</div>
<div class="col-desc">Ein Gitter aus Pixel-Farbwerten. Jede Position ist festgelegt.</div>
<div class="views">
<div class="view">
<div class="view-label">Original (32 × 22 px)</div>
<div class="view-canvas">
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</svg>
</div>
</div>
<div class="view">
<div class="view-label">4× Zoom</div>
<div class="view-canvas">
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<g shape-rendering="crispEdges">
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</g>
</svg>
</div>
</div>
</div>
<div class="stats">
<div><span class="key">Speicher:</span> <span class="val">32 × 22 × 3 Byte = 2 112 Byte</span></div>
<div><span class="key">Beim Zoom:</span> <span class="val">pixelig — Information ist erschöpft</span></div>
</div>
</div>
<div class="col vektor">
<div class="col-head">
<span class="col-name">Vektor</span>
<span class="col-tag">SVG · PDF · Schriftarten</span>
</div>
<div class="col-desc">Mathematische Anweisungen: <code style="background:#0f0f23;color:#5fb3e4;padding:0 4px;border-radius:3px;">polyline 30,110 → 90,170 → 250,30</code></div>
<div class="views">
<div class="view">
<div class="view-label">Original</div>
<div class="view-canvas">
<svg viewBox="0 0 320 220" preserveAspectRatio="xMidYMid meet">
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</svg>
</div>
</div>
<div class="view">
<div class="view-label">4× Zoom</div>
<div class="view-canvas">
<svg viewBox="80 60 160 160" preserveAspectRatio="xMidYMid meet">
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</svg>
</div>
</div>
</div>
<div class="stats">
<div><span class="key">Speicher:</span> <span class="val">3 Punkte + Strichbreite = ~80 Byte</span></div>
<div><span class="key">Beim Zoom:</span> <span class="val">scharf — wird neu berechnet</span></div>
</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Pixel sind festgenagelt. Vektoren werden bei jedem Zoom <strong>neu berechnet</strong>.</div>
<div class="verdict-a">Faustregel: <strong>Foto → Raster</strong> (kann nicht „neu berechnet" werden). <strong>Logo, Icon, Schrift → Vektor</strong> (skalierbar ohne Verlust).</div>
</div>
</body>
</html>
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+189
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<title>Was wir über Kompression gelernt haben</title>
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html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 30px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 26px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.compare {
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.col {
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.col.lossless { border-color: var(--lossless); }
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.row { display: grid; grid-template-columns: 120px 1fr; gap: 10px 14px; }
.row-key {
font-size: 0.72rem;
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.row-val strong {
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margin-top: 22px;
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.matrix-grid .scenario { font-weight: 700; color: var(--dark); }
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margin-top: 18px;
max-width: 1180px;
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.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Was wir über Kompression gelernt haben</h1>
<div class="sub">Zwei fundamental verschiedene Wege, dasselbe Ziel: <strong>Daten kleiner machen.</strong></div>
<div class="compare">
<div class="col lossless">
<div class="col-head">
<span class="col-name">Verlustfrei</span>
<span class="col-tag">Lossless</span>
</div>
<div class="row">
<div class="row-key">Was passiert</div>
<div class="row-val">Redundanz raus — Wiederholungen kürzer schreiben</div>
<div class="row-key">Umkehrbar</div>
<div class="row-val">Ja. Aus der komprimierten Datei wird das <strong>exakte</strong> Original wieder.</div>
<div class="row-key">Verfahren</div>
<div class="row-val">RLE, Huffman, Deflate, LZ77/LZ78</div>
<div class="row-key">Formate</div>
<div class="row-val">ZIP · PNG · FLAC · TIFF · RAW</div>
<div class="row-key">Faktor</div>
<div class="row-val">2× – 5× (typisch)</div>
</div>
</div>
<div class="col lossy">
<div class="col-head">
<span class="col-name">Verlustbehaftet</span>
<span class="col-tag">Lossy</span>
</div>
<div class="row">
<div class="row-key">Was passiert</div>
<div class="row-val">Irrelevanz raus — was Mensch nicht wahrnimmt, wird weggeworfen</div>
<div class="row-key">Umkehrbar</div>
<div class="row-val">Nein. Einmal weg, für immer weg.</div>
<div class="row-key">Trick</div>
<div class="row-val">Psychoakustik (MP3) · Psychovisualität (JPEG)</div>
<div class="row-key">Formate</div>
<div class="row-val">MP3 · AAC · JPEG · WebP · H.264 · H.265</div>
<div class="row-key">Faktor</div>
<div class="row-val">10× – 100× (typisch)</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="matrix">
<div class="matrix-head">Entscheidungsmatrix — wann nehme ich welches?</div>
<div class="matrix-grid">
<div class="scenario">Foto-Archiv (RAW)</div>
<div class="answer lossless">Lossless</div>
<div class="scenario">Spotify-Stream</div>
<div class="answer lossy">Lossy</div>
<div class="scenario">Code-Repository</div>
<div class="answer lossless">Lossless (ZIP)</div>
<div class="scenario">Instagram-Foto</div>
<div class="answer lossy">Lossy (JPEG)</div>
<div class="scenario">Studio-Master-Track</div>
<div class="answer lossless">Lossless (FLAC)</div>
<div class="scenario">YouTube-Video</div>
<div class="answer lossy">Lossy (H.264)</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Lossless für Archiv und Code. Lossy für Streaming und Anzeige.</div>
<div class="verdict-a">Faustregel: <strong>Werkzeug</strong> (du arbeitest noch dran) → Lossless. <strong>Konsum</strong> (du schaust/hörst nur) → Lossy.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>Was wir in 90 Minuten gelernt haben</title>
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body { padding: 30px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 28px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.recap {
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.station {
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.strang-arrow { text-align: center; }
.strang-arrow svg { width: 100%; height: 18px; }
.strang-title {
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.strang.left .strang-title { color: var(--left); }
.strang.right .strang-title { color: var(--right); }
.strang-list {
display: flex;
flex-direction: column;
gap: 3px;
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padding: 8px 12px;
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.strang-list li {
font-size: 0.82rem;
color: var(--dark);
padding-left: 12px;
position: relative;
line-height: 1.4;
}
.strang-list li::before {
content: "·";
position: absolute;
left: 0;
top: 0;
font-weight: 700;
}
.strang.left .strang-list li::before { color: var(--left); }
.strang.right .strang-list li::before { color: var(--right); }
.verdict {
margin-top: 22px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
}
.verdict-q { font-size: 1.1rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.95rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Was wir in 90 Minuten gelernt haben</h1>
<div class="sub">Beide Wege gehen durch <strong>dieselbe Mitte</strong>. Du kennst jetzt alle Stationen.</div>
<div class="recap">
<div class="station">
<div class="station-tag">Quelle</div>
<div class="station-name">Welt</div>
<div class="station-detail">Schallwelle<br>Lichtwelle<br>kontinuierlich · analog</div>
</div>
<div class="strang left">
<div class="strang-arrow">
<svg viewBox="0 0 200 18" preserveAspectRatio="none">
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<path d="M174,3 L188,9 L174,15" stroke="#d63384" stroke-width="2" fill="none"/>
</svg>
</div>
<div class="strang-title">Welt → Byte</div>
<ul class="strang-list">
<li>Sampling-Rate</li>
<li>Bittiefe · Quantisierung</li>
<li>Datenrate-Formel</li>
<li>Nyquist · 2·f<sub>max</sub></li>
<li>Aliasing &amp; Moiré</li>
<li>44,1 kHz = 2·20 kHz + Marge</li>
</ul>
</div>
<div class="station bytes">
<div class="station-tag">Mitte</div>
<div class="station-name">Datei</div>
<div class="station-detail">
Byte-Strom<br>
89 50 4E 47<br>
nichts als Zahlen
</div>
</div>
<div class="strang right">
<div class="strang-arrow">
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</div>
<div class="strang-title">Byte → Bedeutung</div>
<ul class="strang-list">
<li>Bit · Byte · Hex</li>
<li>8 Bit = 256 Zustände</li>
<li>ASCII · UTF-8</li>
<li>Magic Number</li>
<li>KB vs KiB</li>
<li>Hex im Alltag (CSS, MAC)</li>
</ul>
</div>
<div class="station">
<div class="station-tag">Ziel</div>
<div class="station-name">Mensch</div>
<div class="station-detail">Text · Bild · Klang<br>Bedeutung<br>verstehen</div>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Eine Datei ist kein Mysterium. Es ist eine <strong>Reihe von Zahlen</strong> mit zwei Geschichten dran.</div>
<div class="verdict-a">Eine Geschichte erzählt, <strong>woher</strong> die Zahlen kommen. Die andere, <strong>was</strong> sie bedeuten. Beide kennst du jetzt.</div>
</div>
</body>
</html>
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<title>Dieselben Byte — drei Perspektiven</title>
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html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 24px 28px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 4px; font-size: 1.55rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 18px; font-size: 0.95rem; }
.stage { display: flex; flex-direction: column; gap: 14px; align-items: stretch; max-width: 1080px; margin: 0 auto; }
.row { display: grid; grid-template-columns: 200px 1fr; gap: 14px; align-items: center; }
.label { font-size: 0.8rem; color: var(--muted); text-transform: uppercase; letter-spacing: 0.08em; font-weight: 700; text-align: right; white-space: nowrap; }
.label small { display: block; font-weight: 400; text-transform: none; letter-spacing: 0; color: var(--muted); margin-top: 2px; font-size: 0.8em; white-space: nowrap; }
.panel { padding: 14px 16px; border: 2px solid var(--border); border-radius: 8px; background: var(--bg-soft); }
.panel.bin { background: #0f0f23; color: #fff; border-color: var(--dark); }
.panel.bin code { color: #e5e7eb; }
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.hex-bytes { display: flex; flex-wrap: wrap; gap: 8px; }
.hex-byte { background: #fff; border: 1px solid var(--border); border-radius: 4px; padding: 4px 10px; font-family: ui-monospace, monospace; font-size: 1.15rem; font-weight: 700; }
.semantic { display: flex; gap: 6px; flex-wrap: wrap; align-items: stretch; }
.group { display: flex; flex-direction: column; gap: 4px; padding: 8px 10px; border-radius: 6px; min-width: 70px; }
.group .bytes { display: flex; gap: 4px; }
.group .b { background: #fff; border: 1px solid currentColor; border-radius: 3px; padding: 3px 7px; font-family: ui-monospace, monospace; font-size: 1rem; font-weight: 700; color: var(--dark); }
.group .tag { font-size: 0.72rem; font-weight: 700; text-transform: uppercase; letter-spacing: 0.05em; }
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.group.magic { background: #fee2e2; color: var(--magic); }
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.group.transport { background: #dcfce7; color: var(--transport); }
.arrow-row { display: flex; justify-content: center; }
.arrow {
width: 0; height: 0;
border-left: 11px solid transparent;
border-right: 11px solid transparent;
border-top: 14px solid var(--hl);
}
.footnote { margin-top: 16px; font-size: 0.88rem; color: var(--muted); text-align: center; max-width: 800px; margin-left: auto; margin-right: auto; }
.footnote strong { color: var(--dark); }
</style>
</head>
<body>
<h1>Dieselben 8 Byte — drei Perspektiven</h1>
<div class="sub">PNG-Datei-Anfang: <code style="font-family:ui-monospace,monospace">89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A</code></div>
<div class="stage">
<div class="row">
<div class="label">1 · Bitstream<small>was wirklich gespeichert wird</small></div>
<div class="panel bin">
<code class="mono">10001001&nbsp;01010000&nbsp;01001110&nbsp;01000111&nbsp;00001101&nbsp;00001010&nbsp;00011010&nbsp;00001010</code>
</div>
</div>
<div class="arrow-row"><div class="arrow"></div></div>
<div class="row">
<div class="label">2 · Hex<small>gruppiert in 8-Bit-Häppchen</small></div>
<div class="panel">
<div class="hex-bytes">
<span class="hex-byte">89</span>
<span class="hex-byte">50</span>
<span class="hex-byte">4E</span>
<span class="hex-byte">47</span>
<span class="hex-byte">0D</span>
<span class="hex-byte">0A</span>
<span class="hex-byte">1A</span>
<span class="hex-byte">0A</span>
</div>
</div>
</div>
<div class="arrow-row"><div class="arrow"></div></div>
<div class="row">
<div class="label">3 · Bedeutung<small>was die Byte sagen</small></div>
<div class="panel">
<div class="semantic">
<div class="group magic">
<div class="bytes"><span class="b">89</span></div>
<div class="tag">Magic Byte</div>
<div class="meaning">&gt; 127 → "Ich bin Binär, kein Text"</div>
</div>
<div class="group format">
<div class="bytes"><span class="b">50</span><span class="b">4E</span><span class="b">47</span></div>
<div class="tag">Format-Kürzel</div>
<div class="meaning">P · N · G (ASCII) → "PNG-Datei"</div>
</div>
<div class="group transport">
<div class="bytes"><span class="b">0D</span><span class="b">0A</span><span class="b">1A</span><span class="b">0A</span></div>
<div class="tag">Transport-Schutz</div>
<div class="meaning">CR · LF · EOF · LF → erkennt kaputte Übertragung</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="footnote">
Byte ändern sich nicht — nur unsere <strong>Brille</strong>. Bitstream zeigt das <em>was</em>, Hex das <em>wie kompakt</em>, Bedeutung das <em>warum</em>.
</div>
</body>
</html>
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<title>USB-C — drei Achsen, eine Verwirrung</title>
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html, body { margin: 0; padding: 0; background: #fff; font-family: system-ui, -apple-system, sans-serif; color: var(--dark); }
body { padding: 28px 40px; }
h1 { text-align: center; margin: 0 0 6px; font-size: 1.75rem; }
.sub { text-align: center; color: var(--muted); margin-bottom: 22px; font-size: 1.05rem; }
.sub strong { color: var(--dark); }
.axes {
display: grid;
grid-template-columns: 1fr 1fr 1fr;
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max-width: 1200px;
margin: 0 auto;
}
.axis {
border: 2px solid;
border-radius: 12px;
padding: 14px 16px;
background: #fff;
display: flex;
flex-direction: column;
gap: 10px;
}
.axis.stecker { border-color: var(--stecker); }
.axis.kabel { border-color: var(--kabel); }
.axis.protokoll { border-color: var(--protokoll); }
.axis-head { display: flex; justify-content: space-between; align-items: baseline; }
.axis-num {
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 0.72rem;
font-weight: 700;
color: var(--muted);
}
.axis-name { font-size: 1.15rem; font-weight: 700; }
.axis.stecker .axis-name { color: var(--stecker); }
.axis.kabel .axis-name { color: var(--kabel); }
.axis.protokoll .axis-name { color: var(--protokoll); }
.axis-tagline {
font-size: 0.82rem;
color: var(--muted);
line-height: 1.4;
}
.axis-tagline strong { color: var(--dark); }
.icon {
background: var(--soft);
border-radius: 6px;
height: 60px;
display: flex;
align-items: center;
justify-content: center;
}
.icon svg { display: block; }
.options {
font-size: 0.82rem;
line-height: 1.6;
color: var(--dark);
background: var(--soft);
border-radius: 6px;
padding: 10px 14px;
}
.options strong {
font-family: ui-monospace, monospace;
font-size: 0.78rem;
padding: 1px 5px;
border-radius: 3px;
background: #fff;
border: 1px solid var(--border);
}
.axis.stecker .options strong { color: var(--stecker); }
.axis.kabel .options strong { color: var(--kabel); }
.axis.protokoll .options strong { color: var(--protokoll); }
.scenario {
margin-top: 22px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
background: var(--soft);
border: 1.5px solid var(--border);
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padding: 14px 22px;
}
.scenario-head {
font-size: 0.74rem;
font-weight: 700;
text-transform: uppercase;
letter-spacing: 0.1em;
color: var(--muted);
margin-bottom: 6px;
}
.scenario-body {
font-size: 0.92rem;
line-height: 1.5;
}
.scenario-body code {
font-family: ui-monospace, monospace;
background: #fff;
padding: 1px 6px;
border-radius: 4px;
border: 1px solid var(--border);
}
.verdict {
margin-top: 16px;
max-width: 1200px;
margin-left: auto;
margin-right: auto;
text-align: center;
border: 2px solid var(--hl);
border-radius: 12px;
padding: 14px 22px;
}
.verdict-q { font-size: 1.05rem; font-weight: 700; color: var(--hl); }
.verdict-a { font-size: 0.92rem; color: var(--dark); margin-top: 4px; }
.verdict-a strong { color: var(--hl); }
</style>
</head>
<body>
<h1>USB-C — drei Achsen, eine Verwirrung</h1>
<div class="sub">Derselbe Stecker. <strong>Aber Kabel ≠ Kabel.</strong> <strong>Protokoll ≠ Protokoll.</strong></div>
<div class="axes">
<div class="axis stecker">
<div class="axis-head">
<span class="axis-name">Stecker</span>
<span class="axis-num">1 · MECHANIK</span>
</div>
<div class="axis-tagline">Die <strong>Form</strong>. Was reinsteckt, oval, beidseitig.</div>
<div class="icon">
<svg viewBox="0 0 120 30" width="140" height="40">
<rect x="6" y="9" width="108" height="12" rx="6" fill="#2563eb" opacity="0.18" stroke="#2563eb" stroke-width="2"/>
<rect x="22" y="13" width="76" height="4" rx="2" fill="#2563eb"/>
</svg>
</div>
<div class="options">
Nur eine Sorte: <strong>USB-C</strong> (auch USB Type-C). 24 Pins. Beidseitig steckbar. Andere Stecker-Typen: USB-A, USB-B, Micro-USB — nicht mit C kompatibel.
</div>
</div>
<div class="axis kabel">
<div class="axis-head">
<span class="axis-name">Kabel</span>
<span class="axis-num">2 · WAS DURCH-PASST</span>
</div>
<div class="axis-tagline">Die <strong>Adern</strong>. Was elektrisch transportiert werden kann.</div>
<div class="icon">
<svg viewBox="0 0 160 30" width="180" height="40">
<path d="M10,15 L150,15" stroke="#ea580c" stroke-width="3"/>
<rect x="2" y="8" width="14" height="14" rx="3" fill="#ea580c" opacity="0.4" stroke="#ea580c"/>
<rect x="144" y="8" width="14" height="14" rx="3" fill="#ea580c" opacity="0.4" stroke="#ea580c"/>
</svg>
</div>
<div class="options">
<strong>Charge-only</strong> · billig, nur Strom · 5 W<br>
<strong>USB 2.0</strong> · 480 Mbit/s · 60 W (3 A)<br>
<strong>USB 3.2 Gen 2</strong> · 10 Gbit/s · 100 W<br>
<strong>Thunderbolt 4</strong> · 40 Gbit/s · 240 W
</div>
</div>
<div class="axis protokoll">
<div class="axis-head">
<span class="axis-name">Protokoll</span>
<span class="axis-num">3 · WAS LÄUFT</span>
</div>
<div class="axis-tagline">Die <strong>Sprache</strong>. Was die zwei Geräte miteinander reden.</div>
<div class="icon">
<svg viewBox="0 0 160 30" width="180" height="40">
<circle cx="20" cy="15" r="6" fill="#7c3aed"/>
<path d="M30,15 L130,15" stroke="#7c3aed" stroke-width="2" stroke-dasharray="6,4"/>
<circle cx="140" cy="15" r="6" fill="#7c3aed"/>
</svg>
</div>
<div class="options">
<strong>USB-PD</strong> · Power Delivery (Laden)<br>
<strong>USB 2/3/4</strong> · Datenübertragung<br>
<strong>Thunderbolt 3/4</strong> · Daten + Display<br>
<strong>DisplayPort Alt</strong> · Monitor anschließen<br>
<strong>HDMI Alt</strong> · weiter HDMI rausführen
</div>
</div>
</div>
<div class="scenario">
<div class="scenario-head">Konkret: warum lädt der Laptop nicht?</div>
<div class="scenario-body">
USB-C-Port am Laptop ist da (<strong>Stecker</strong> stimmt). Aber der Aldi-Kabel ist <code>Charge-only</code> mit <code>5 W</code> (<strong>Kabel</strong> kann nicht genug Strom liefern). Oder der Port am Laptop unterstützt nur <code>USB-PD</code> mit 100 W, das Netzteil meldet aber nur 65 W (<strong>Protokoll</strong>-Handshake scheitert). <em>Eine der drei Achsen passt nicht.</em>
</div>
</div>
<div class="verdict">
<div class="verdict-q">Drei Achsen. Drei unabhängige Fragen. Drei Gründe, warum's nicht funktioniert.</div>
<div class="verdict-a">Beim nächsten „USB-C-Kabel funktioniert nicht": <strong>Stecker passt → Kabel-Spec checken → Protokoll-Support prüfen.</strong> In dieser Reihenfolge.</div>
</div>
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<title>Warum 8 Bit? Adressierung im Speicher</title>
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<h1>Warum 8 Bit? Speicher-Adressierung</h1>
<div class="sub">CPU adressiert <strong>byteweise</strong> — halbe Byte existieren nicht.</div>
<div class="stage">
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<div class="head">Adresse</div>
<div class="head">Hex</div>
<div class="head">Bit (was im Speicher steht)</div>
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<div class="cell">65</div>
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<div class="cell">6C</div>
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<div class="cell">6C</div>
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<div class="cell">6F</div>
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<div class="cell">21</div>
<div class="cell bin">00100001</div>
</div>
<div class="pointer-side">
<div class="ptr-block ok"><span class="ico">→</span><span>read 0x0000 ✓</span></div>
<div class="ptr-block bad"><span class="ico">✗</span><span>read 0x0000.5 — gibt's nicht</span></div>
<div class="ptr-block ok"><span class="ico">→</span><span>read 0x0001 ✓</span></div>
<div class="ptr-block bad"><span class="ico">✗</span><span>read 0x0001.5 — gibt's nicht</span></div>
<div class="ptr-block ok"><span class="ico">→</span><span>read 0x0002 ✓</span></div>
<div class="ptr-block ok" style="opacity:0.4"><span class="ico">→</span><span>...</span></div>
</div>
</div>
<div class="conclusion">
<strong>Byte = kleinste adressierbare Einheit.</strong><br>
Speichercontroller, Bus und CPU sind alle auf 8-Bit-Häppchen ausgelegt.<br>
Einzelne Bit lesen → muss erst <code>byte = mem[addr]</code>, dann mit <code>byte &amp; 0b1000_0000</code> Bit isolieren.
</div>
</div>
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<text x="1809.38" y="900" text-anchor="middle" font-family="monospace" font-size="36" fill="#4a4a6a">0xF0</text>
<text x="960.0" y="1020" text-anchor="middle" font-family="sans-serif" font-size="28" fill="#4a4a6a" font-style="italic">jede Stufe = Unterschied von 1/255 ≈ 0,4% Helligkeit</text>
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