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2025-12-17 19:53:51 +01:00
parent c0aff39030
commit 7cd962bbf6
@@ -32,7 +32,7 @@ h2 {
![bg right:40%](./assets/matrix-code.png) ![bg right:40%](./assets/matrix-code.png)
# Mysterium # WTF!?
``` ```
89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A
@@ -72,6 +72,7 @@ Demonstration: Glühbirne AN/AUS = 1 Bit
- Strom fließt oder nicht - Strom fließt oder nicht
<!-- <!--
BIT = Binary Digit (Binärziffer) – 1948 von Claude Shannon geprägt
Alles Digitale basiert darauf Alles Digitale basiert darauf
Transistoren in CPUs: Milliarden Bits schalten Millionen Mal pro Sekunde Transistoren in CPUs: Milliarden Bits schalten Millionen Mal pro Sekunde
--> -->
@@ -90,9 +91,11 @@ Transistoren in CPUs: Milliarden Bits schalten Millionen Mal pro Sekunde
2⁸ = **256 Möglichkeiten** (0-255) 2⁸ = **256 Möglichkeiten** (0-255)
<!-- <!--
Rechnung gemeinsam: 2×2×2×2×2×2×2×2 = 256 BYTE = Wortspiel aus "Bit" + "Bite" (Bissen)
Jedes Bit kann 0 oder 1 sein Warum 8 Bits? Historisch: IBM System/360 (1964) setzte Standard
256 verschiedene Werte mit 8 Bits darstellbar Vorher: 6-Bit, 7-Bit Systeme (z.B. ASCII = 7 Bit)
8 Bit = 2 Hex-Ziffern = praktisch für Hardware
Rechnung: 2×2×2×2×2×2×2×2 = 256
--> -->
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@@ -142,15 +145,16 @@ RGB = Additive Farbmischung (Bildschirme)
- **Grün:** 0-255 - **Grün:** 0-255
- **Blau:** 0-255 - **Blau:** 0-255
**Beispiel:** **Beispiele:**
`FF 00 00` = Rot `FF 00 00` = Rot | `00 FF 00` = Grün
`00 FF 00` = Grün `00 00 00` = Schwarz | `FF FF FF` = Weiß
`FF FF FF` = Weiß
<!-- <!--
CMYK = Subtraktive Farbmischung (Druck) CMYK = Subtraktive Farbmischung (Druck)
Hex-Notation: FF = 255 in Dezimal Hex-Notation: FF = 255 in Dezimal
CSS-Farben nutzen Hex: #FF0000 = Rot CSS-Farben nutzen Hex: #FF0000 = Rot
Wer HTML/CSS gemacht hat, kennt das schon!
background-color: #FF0000; = Rot
--> -->
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@@ -262,13 +266,15 @@ Jede Hex-Ziffer = 4 Bits
**Hexadezimal (Base 16):** **Hexadezimal (Base 16):**
`4D 50 33` (= "MP3" in ASCII) `4D 50 33` (= "MP3" in ASCII)
**Jede Hex-Ziffer = 4 Bits** **Jede Hex-Ziffer = 4 Bits (ein "Nibble")**
0-9, A-F (10=A, 11=B, ..., 15=F) 0-9, A-F (10=A, 11=B, ..., 15=F)
<!-- <!--
Warum genau 4 Bits? 2⁴ = 16 Werte = eine Hex-Ziffer (0-F)
Hex = Shortcut für Menschen, nicht für Computer Hex = Shortcut für Menschen, nicht für Computer
Computer denken binär, wir lesen hex Computer denken binär, wir lesen hex
1 Byte = 2 Hex-Ziffern (00-FF) 1 Byte = 2 Hex-Ziffern (00-FF)
"Nibble" = halb Byte = 4 Bits (Wortspiel!)
Hex-Editor: Standard-Tool für Dateianalyse Hex-Editor: Standard-Tool für Dateianalyse
--> -->
@@ -283,13 +289,17 @@ Hex-Editor: Standard-Tool für Dateianalyse
| PNG | `89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A` | `.PNG` | | PNG | `89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A` | `.PNG` |
| JPEG | `FF D8 FF` | `ÿØÿ` | | JPEG | `FF D8 FF` | `ÿØÿ` |
| PDF | `25 50 44 46` | `%PDF` | | PDF | `25 50 44 46` | `%PDF` |
| ZIP | `50 4B 03 04` | `PK` | | ZIP/DOCX/ODT | `50 4B 03 04` | `PK` |
**Achtung:** TXT, HTML, CSS haben **keine** Magic Number!
<!-- <!--
Magic Number = Signature am Dateianfang Magic Number = Signature am Dateianfang
Computer schauen in erste Bytes (nicht auf .jpg/.png)
"PK" = Phil Katz (Erfinder von PKZip) "PK" = Phil Katz (Erfinder von PKZip)
DOCX, XLSX, ODT = ZIP-Archive mit XML-Inhalt!
Dateiendungen können lügen, Magic Numbers nicht Dateiendungen können lügen, Magic Numbers nicht
→ FAKE CHECK: virus.exe → bild.jpg umbenennen täuscht nur Menschen
Computer erkennt echten Typ an Magic Number
--> -->
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@@ -309,11 +319,12 @@ Tool: HxD (Windows), Hex Fiend (Mac), xxd (Linux)
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# Hands-On: Mystery Files # Hands-On: WTF Files
**Aufgabe (30 Min):** **Aufgabe (30 Min):**
1. Drei Dateien ohne Extension: `mystery1`, `mystery2`, `mystery3` 1. Drei Dateien ohne Extension: `wtf1`, `wtf2`, `wtf3`
→ Download: `materials/` Ordner
2. Öffne im Hex-Editor 2. Öffne im Hex-Editor
3. Lies erste 16 Bytes 3. Lies erste 16 Bytes
4. Identifiziere Format (Magic Number) 4. Identifiziere Format (Magic Number)
@@ -323,14 +334,17 @@ Tool: HxD (Windows), Hex Fiend (Mac), xxd (Linux)
<!-- <!--
Praktische Phase: Studierende arbeiten selbst Praktische Phase: Studierende arbeiten selbst
Dateien: PNG, JPEG, TXT (vorbereitet) Dateien im materials/ Ordner:
- wtf1: Plaintext (keine Magic Number)
- wtf2: PNG (89 50 4E 47)
- wtf3: JPEG (FF D8 FF)
Gruppenarbeit: 3-4 Personen Gruppenarbeit: 3-4 Personen
Ziel: Hex-Dump lesen lernen, Dateiformate verstehen Ziel: Hex-Dump lesen lernen, Dateiformate verstehen
--> -->
--- ---
# Aufgabe bis nächste Woche # Fleißaufgabe bis nächste Woche
**Finde eine Datei auf deinem Computer** **Finde eine Datei auf deinem Computer**
@@ -426,6 +440,7 @@ Trade-off: Größe vs. Qualität
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# Lossless: Run-Length Encoding # Lossless: Run-Length Encoding
## Lauflängenkodierung
**Original:** **Original:**
``` ```
@@ -440,7 +455,8 @@ AAAAABBBCCCCCCCC
**Ersparnis:** 16 → 6 Zeichen (62% Reduktion) **Ersparnis:** 16 → 6 Zeichen (62% Reduktion)
<!-- <!--
RLE = Simplest Compression Algorithm RLE = Run-Length Encoding = Lauflängenkodierung
Simplest Compression Algorithm
Gut für repetitive Daten (Fax, simple Grafiken) Gut für repetitive Daten (Fax, simple Grafiken)
Schlecht für chaotische Daten (Fotos, Audio) Schlecht für chaotische Daten (Fotos, Audio)
--> -->
@@ -469,15 +485,21 @@ Kompression = Modell der menschlichen Wahrnehmung
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<!-- _header: '' --> ![bg right:50%](./assets/karlheinz-brandenburg.jpg)
<!-- _footer: '' -->
![bg](./assets/karlheinz-brandenburg.jpg) # Karlheinz Brandenburg
**"Vater der MP3"**
- Diplom-Ingenieur, Universität Erlangen-Nürnberg
- Fraunhofer IIS (Institut für Integrierte Schaltungen)
- Forschung ab 1982, Patent 1988
- Hörte "Tom's Diner" über 10.000 Mal
<!-- <!--
Foto: Karlheinz Brandenburg
Fraunhofer IIS Erlangen Fraunhofer IIS Erlangen
"Vater der MP3" Forschung dauerte über 10 Jahre
Perfektionist: Jeder Hörtest musste bestehen
--> -->
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@@ -504,15 +526,22 @@ Patent lief 2017 aus
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<!-- _header: '' --> ![bg right:50%](./assets/suzanne-vega.jpg)
<!-- _footer: '' -->
![bg](./assets/suzanne-vega.jpg) # Suzanne Vega
**"Tom's Diner" (1987)**
- A cappella (keine Instrumente)
- Klare, hohe Frequenzen
- Perfekter Stresstest für Kompression
- Der erste Song, der als MP3 kodiert wurde
<!-- <!--
Suzanne Vega – "Tom's Diner" (1987) Suzanne Vega – "Tom's Diner" (1987)
Der erste Song, der als MP3 kodiert wurde A cappella = einfacher zu analysieren (nur Stimme)
Karlheinz Brandenburg hörte ihn tausende Male Hohe Frequenzen = Herausforderung für Kompression
Brandenburg hörte den Song über 10.000 Mal
--> -->
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@@ -617,16 +646,22 @@ Das Pferd war aus dem Stall
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<!-- _header: '' --> ![bg right:50%](./assets/napster-interface.png)
<!-- _footer: '' -->
![bg](./assets/napster-interface.png) # Napster (1999)
**P2P-Filesharing für MP3s**
- Shawn Fanning, 19 Jahre alt
- 80 Millionen User in 2 Jahren
- Musikindustrie verklagt (2001)
- Pandora's Box: Nicht mehr aufzuhalten
<!-- <!--
Napster-Screenshot (1999) P2P = Peer-to-Peer
P2P-Filesharing für MP3s Shawn Fanning gründete Napster als Student
Shawn Fanning, 19 Jahre alt RIAA verklagte Napster, Schließung 2001
80 Millionen User in 2 Jahren Aber: LimeWire, Kazaa, BitTorrent folgten
--> -->
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@@ -690,22 +725,23 @@ Vinyl-Revival: 2020er Gegenbewegung
1. Lade Lied runter (eigenes oder CC) 1. Lade Lied runter (eigenes oder CC)
2. Konvertiere in verschiedene Bitraten: 2. Konvertiere in verschiedene Bitraten:
- 320 kbps, 128 kbps, 64 kbps - 320 kbps, 128 kbps, 64 kbps
3. Tool: Audacity (kostenlos) 3. Tool: **Audacity** (kostenlos)
4. Höre Unterschiede (Kopfhörer!) 4. Höre Unterschiede (Kopfhörer!)
5. Vergleiche Dateigrößen 5. Vergleiche Dateigrößen
**Optional:** Spektrogramm-Ansicht **Spektrogramm:** Track-Menü → Spektrogramm
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Audacity: FOSS Audio-Editor Audacity: FOSS Audio-Editor (audacityteam.org)
Export: Datei → Exportieren → MP3 → Bitrate wählen Export: Datei → Exportieren → MP3 → Bitrate wählen
Spektrogramm: Analysieren → Spektrogramm Spektrogramm-Ansicht: Track-Name klicken → "Spektrogramm"
Hohe Frequenzen verschwinden bei niedriger Bitrate Hohe Frequenzen (oben im Bild) verschwinden bei niedriger Bitrate
Alternative: Spek (spek.cc) – reiner Spektrogramm-Viewer
--> -->
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# Aufgabe bis nächste Woche # Fleißaufgabe bis nächste Woche
**Nimm ein Lied (eigenes oder CC)** **Nimm ein Lied (eigenes oder CC)**
@@ -727,7 +763,7 @@ Psychoakustik in Aktion: Subjektive Wahrnehmung
# Fragen & Diskussion # Fragen & Diskussion
**Kontakt:** czechowski@hdm-stuttgart.de **Kontakt:** michael.czechowski@lehre.dhbw-stuttgart.de
**Folien:** Online verfügbar unter https://hdm.librete.ch **Folien:** Online verfügbar unter https://hdm.librete.ch
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