Grundlagen der digitalen Bildverarbeitung und Netzwerke

Bildgebende Verfahren

Bitmap (Rastergrafik)

Ein Bitmap-Bild besteht aus Bildpunkten (Pixeln), die jeweils eine spezifische Farbe besitzen. Bekannte Programme sind Gimp und Photoshop.

Dateiformate: GIF, JPEG, BMP, TIFF, PNG. Weitere: PCX, RAW, TGA, PSD (Photoshop), XCF (Gimp).

Vektorgrafik

Vektorgrafiken basieren auf mathematischen Linien. Programme: Corel Draw, OpenOffice.org Draw, AutoCAD, QCad.

Dateiformate: DXF, CDR, DWG, ODG/SXD, SWF, AI, SFHx.

3D-Grafik

3D-Grafiken setzen sich aus dreidimensionalen Objekten zusammen und werden häufig in Spielen verwendet. Programmbeispiel: Virtual Hammer.

Technische Parameter

• Speicherkarten: SD, MMC, XD, Memory Stick.
• Farbtiefe: Anzahl der Bits zur Codierung eines Bildes. Höhere Tiefe bedeutet mehr Farbnuancen.
• Helligkeit: Die Lichtintensität, die eine Lichtquelle in einem bestimmten Bereich emittiert.
• Kontrast: Der Helligkeitsunterschied zwischen der maximalen und minimalen Helligkeit eines Bildes.

Farbsysteme

• RGB (Rot, Grün, Blau): Verwendet für Fotos, Videos, Monitore und TV. Durch Mischung dieser Farben entstehen weitere Farbtöne.
• CMYK (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz): Subtraktive Farbmischung, primär für den Druck auf Papier verwendet.

Netzwerktechnik

Ein Netzwerk ist eine Gruppe von Computern, die Daten (Bilder, Dokumente, Dateien) und Ressourcen (Drucker, Festplatten) teilen.

Netzwerktypen nach Größe

• LAN (Local Area Network): Heimnetzwerk mit Druckern, Festplatten, Konsolen etc.
• WAN (Wide Area Network): Netzwerk, das sich über eine Stadt oder ein Land erstreckt (z. B. Internet).

Netzwerktypen nach Zugriff und Privatsphäre

• Internet: Globales öffentliches Netzwerk zum Austausch von Informationen und Diensten.
• Intranet: Privates Netzwerk innerhalb einer Institution, das Internet-Technologien nutzt.
• Extranet: Virtuelles privates Netzwerk, das zwei oder mehr Intranets über das Internet verbindet.

Signalverarbeitung und Sound

Sound: Analoge Wellenenergie, die sich als Variationen der Luftdichte (Volumen) ausbreitet. Analoge Signale gelten als präziser als digitale.

• Analoges Signal: Kann jeden Wert innerhalb eines bestimmten Bereichs annehmen.
• Digitales Signal: Kann nur eine diskrete Menge von Werten annehmen.
• Sampling: Das Signal wird in regelmäßigen Abständen abgetastet.
• Auflösung: Anzahl der Bits pro Schallwellen-Probe.
• Frequenz: Anzahl der Wiederholungen des Wellenwertes pro Sekunde.
• Digitalisierung: Prozess der Umwandlung von analogem Ton in ein digitales Signal.

Physical Layer (Bitübertragungsschicht)

Diese Schicht befasst sich mit den physischen Elementen des Netzwerks (Kabel, Netzwerkkarten) und deren Eigenschaften.

Netzwerkkomponenten

• Netzwerkkarte (NIC): Auf dem Mainboard integriert oder als Steckkarte.
• Ethernet: Netzwerkanschluss mit RJ-45-Buchse.
• WLAN: Drahtlose Netzwerkkarten für die Verbindung via Funk.

Übertragungsmedien

• Twisted-Pair: Häufigstes Kabel, günstig, 10–100 Mbit/s, anfällig für Störungen.
• Koaxialkabel: Elektrische Übertragung, Zwischenlösung zwischen Twisted-Pair und Glasfaser.
• Lichtwellenleiter (Glasfaser): Schnell, teuer, ab 155 Mbit/s, sehr geringe Störanfälligkeit.

Interconnection-Elemente

• Hub: Einfachstes Gerät; sendet Daten an alle verbundenen Geräte.
• Switch: Sendet Daten gezielt an den Empfänger-Computer basierend auf IP-Adressen.
• Router: Verbindet verschiedene Netzwerke miteinander.
• Zugangspunkte (Access Points): Ermöglichen drahtlose Verbindungen (WLAN).

Netzwerktopologien

• Stern-Topologie: Häufigste Form; direkte Verbindung zwischen Computer und zentralem Knoten (Hub, Switch, Router). Bei Kabeldefekt bleiben andere Computer funktionsfähig.
• Bus-Topologie: Mehrere Computer teilen sich eine Leitung. Bei Kabeldefekt fallen nur betroffene Segmente aus.
• Ring-Topologie: Zyklische Verbindung. Bietet hohe Sicherheit, da bei Kabeldefekt die Kommunikation in Gegenrichtung aufrechterhalten werden kann.