Eine Rastergrafik, auch Pixelgrafik (englisch raster graphics image), ist eine Form der Beschreibung eines Bildes in Form von computerlesbaren Daten.

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Rastergrafiken bestehen aus einer rasterförmigen Anordnung von sogenannten Pixeln (Bildpunkten), denen jeweils eine Farbe zugeordnet ist. Die Hauptmerkmale einer Rastergrafik sind daher die Bildgrösse (Breite und Höhe gemessen in Pixeln, umgangssprachlich auch Bildauflösung genannt) sowie die Farbtiefe.^[1]

Schwarz-Weiss-Bilder

Bei Schwarz-Weiss-Bildern lässt sich jeder Bildpunkt durch ein Bit darstellen. Dabei bedeutet 0 üblicherweise Schwarz und 1 Weiss.

Pixel-Editor

Hier kannst du ausprobieren, wie ein 8×8 Bild in acht Byte dargestellt werden kann: Du kannst die Pixel einzeln an- und ausschalten, indem du auf sie klickst, oder du kannst den Code direkt bearbeiten. Das Ergebnis siehst du immer auf der anderen Seite.

Bild

Code

Graustufenbilder^[2]

Die folgende Pixelgrafik ist aus Pixeln mit vielen verschiedenen Grauwerten aufgebaut.

Der Quelltext ist im sogenannten pgm-Format verfasst. pgm steht für portable graymap:

P2
24 36 
255 
129 156 178 157 181 205 205 207 209 212 217  59  34  90 193 219 221 224 226 228 229 229 226 223
168 174 182  85  66 181 209 211 213 215 209  28  34  31  70 217 221 223 225 227 228 228 226 222
202 204 207 179  53  94 215 220 220 222 223  76  41  48  49 157 224 228 228 228 227 227 225 220
218 219 222 225 110  39 119 221 224 225 227 111  48  37  58  84 228 232 232 230 231 231 229 224
225 226 227 228 183  56  59 116 211 224 221 122  45  32  56  55 205 236 235 234 235 235 234 232
228 228 230 229 225  96  38  64 105 200 223 147  57  38  47  48 135 235 235 233 231 229 228 230
232 232 233 232 231 160  51  44  64  92 182 194  55  51  34  42 102 233 231 228 225 224 223 226
236 237 235 234 235 225  85  52  43  52  58 165  81  50  29  49  89 232 233 230 228 228 228 230
235 235 233 234 234 233 185  66  62  38  36 100 100  86  42  58  79 173 206 230 230 231 233 234
233 233 231 232 234 232 231 158  62  43  57  77  86 117  43  66  63 105 141 191 231 224 232 232
230 233 232 232 233 233 231 208  78  79  82  49  50  98  49  73  49  79  60 161 218 198 215 224
231 231 232 233 234 234 233 228 130  87  66  50  36  48  69  77  26  87  56  89 156 105 149 209
232 232 233 233 234 233 232 215  83  62  55  68  58  44  42  62  38  95  86  82  90  74  66 136
235 234 233 233 234 231 229 138  58  51  61  55  64  58  47  57  41  84 108  91  69  77  75  64
237 235 231 232 232 230 191  70  59  66  83  81  76  77  75  55  50  63  74  97  72  61  67  67
235 234 233 231 230 229 147  77  78  70  54  62  78  84  74  86  50  60  59  78  82  55  64  58
231 230 231 228 226 209 106  75  63  73  70  69  70  77  74  76  63  59  35  54  71  56  63  48
229 230 230 228 226 185  96  65  64  65  43  63  68  69  69  48  57  61  37  39  34  47  60  58
228 231 230 227 224 217 101  66  52  28  99  50  47  58  30  38  55  59  53  36  32  38  52  70
228 228 226 222 219 216  91  77  42  63  90 109 106  76  43  41  58  56  51  33  31  38  48  59
229 229 226 224 220 203 104  75  52  70  59  71  66  64  55  64  55  64  58  20  29  24  37  50
235 235 231 229 228 201  94  66  51  51  60  60  71  64  56  61  55  57  50  31  25  27  30  54
236 237 235 235 234 202  91  73  52  62  70  69  63  53  53  66  57  68  48  37  22  26  26  44
230 230 230 233 234 187 101  84  60  59  57  60  51  49  47  65  58  56  40  41  29  20  30  46
223 223 224 228 229 226 176 191 111  49  55  64  53  53  60  61  51  33  25  32  33  23  33  41
221 223 223 225 227 238 246 243 219  93  49  50  50  41  61  69 194  68  21  30  31  32  25  34
226 228 226 226 227 243 244 236 233 184  71  42  43  65  65 200 228 222  63  31  32  36  33  26
231 231 229 227 225 235 199 221 214 166 129  58  62  69 206 232 230 229  95  42  37  30  30  19
226 226 224 224 230 191 136 115 177 148 147  57  69 184 228 230 232 237 163  36  35  31  26  21
218 225 225 231 237 139  70  49 112 152  90  44 188 233 234 231 230 230 226 104  31  24  22  18
225 233 230 229 235 207  64  51  67  92 124 175 235 237 237 232 230 228 226 224  91  21  20  19
221 224 220 213 219 217 193  86  91 211 227 230 234 235 230 226 223 227 233 232 219  58  29  25
215 216 217 219 221 222 221 223 227 226 226 227 227 218 221 222 217 223 228 225 226 119  32  30
223 222 224 224 228 225 221 220 223 221 218 216 217 212 214 218 215 216 219 220 222 146  37  28
211 213 211 212 225 225 223 218 216 213 208 207 216 217 219 220 221 224 225 222 223 181  43  28 
210 206 165 143 192 214 222 217 216 211 215 213 215 218 222 222 223 221 219 217 220 221  57  32

Aufgabe: Esel

1. Hast du eine Vermutung, wie die Angaben im Quelltext zu deuten sind? Welche Zahlen beschreiben helle / dunkle Grauwerte?
   esel.pgm

2. Lade den Quelltext herunter und bearbeite ihn mit einem Editor so, dass der helle Fleck auf der Nase des Esels verschwindet. Speichere den neuen Quelltext unter einem geeigneten Namen mit der Dateiendung pgm ab (z.B. esel2.pgm).

3. Öffne die veränderte Datei in Bild ein Bildbetrachter oder Bildbearbeitungsprogramm (z.B. GIMP oder Affinity Photo).

⭐ Zusatzaufgabe: Esel

Skizziere zunächst ein Bild mit 16 Grauwerten der Grösse 4:3. Erstelle den Quelltext zu diesem Bild und speichere ihn in einer Datei ab. Teste mit GIMP, ob das Resultat deiner Vorab-Skizze entspricht.

Farbbilder

Bei farbigen Bildern im RGB-Farbmodell werden pro Pixel die Werte der drei Farbkanäle Rot, Grün und Blau gespeichert. Das RGB-Farbmodell hat ein Farbtiefe von 24 Bit, das entspricht also einem Byte pro Farbkanal.

Ein Bildpunkt der Farbe Rot (255, 0, 0) wird also durch folgendes Bitmuster dargestellt:

11111111 00000000 00000000

Aufgabe: Pixel Viewer

Betrachte ein Bild im Pixel Viewer

Datenmenge berechnen

Um die Datenmenge einer Rastergrafik zu berechnen, werden die folgenden Angaben benötigt:

Wert	Zeichen
Breite des Bilds in Pixel	$b$
Höhe des Bilds in Pixel	$h$
Farbtiefe in Byte	$f$

Die Anzahl der Pixel, auch Auflösung genannt, wird aus der Breite $b$ und Höhe $h$ des Bildes in Pixel berechnet. Die Farbtiefe gibt an, welche Datenmenge für die Darstellung der Farbe eines Pixels benötigt wird.

Die benötigte Datenmenge zur Darstellung eines Bildes ergibt sich folglich aus der Multiplikation dieser drei Werte:

$$b\cdot h\cdot f$$

Beispiel:

Ein Bild mit einer Auflösung von 1920×1080 Pixel und der Farbtiefe 3 Byte benötigt einen Speicherplatz von:

$$1920\cdot 1080\cdot 3=6^{\prime }{220}^{\prime }800\text{Byte}=6.2\text{MB}$$

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1. Quelle: Wikipedia - Rastergrafik ↩︎

2. Quelle: inf-schule ↩︎