termin 1: add sample rate vs bit depth explanation, expand content

- add comprehensive slide explaining sample rate (horizontal) vs bit depth (vertical)
- change "Achtung" to "Hinweis" for magic number note (fixes contradiction)
- add new images: spectogram-chet-baker, hex-code variants, ascii table, rgb variants
- expand speaker notes with detailed explanations and teaching prompts

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slides/2025-12-19-termin-1-grundlagen-text-audio.md

@@ -40,7 +40,6 @@ Hochschule der Medien Stuttgart
 # Termin 1 – 19.12.2025
 ## Grundlagen, Text & Audio
 
-
 ---
 
 ![bg right:40%](./assets/matrix-code.png)
@@ -53,13 +52,12 @@ Hochschule der Medien Stuttgart
 00 00 01 90 00 00 01 2C
 ```
 
-**Was ist das?**
-
 <!--
-Hex-Dump ohne Erklärung auf Bildschirm werfen
+
-Fragen in den Raum: "Was seht ihr?"
+"Ich schaue in viele fragende Gesichte ..."
-"Ist das Text? Ein Bild? Code?"
+
-Überleitung: "Alles digital ist nur Zahlen. Heute lernen wir, sie zu lesen."
+"Doch vertraut mir, am Ende der heutigen Veranstaltung werdet ihr mir genau sagen können was hier steht"
+
 -->
 
 ---
@@ -86,7 +84,11 @@ Demonstration: Glühbirne AN/AUS = 1 Bit
 
 <!--
 BIT = Binary Digit (Binärziffer) – 1948 von Claude Shannon geprägt
+
+"Bit warum somit ein Neologismus, bis dato gab es das Wort in dieser Bedeutung überhaupt nicht"
+
 Shannon war Mathematiker bei Bell Labs – begründete die Informationstheorie
+
 Warum binär? Elektronische Schaltungen haben nur 2 Zustände: Strom/kein Strom
 Das ist physikalisch am stabilsten (weniger Fehler als 3 oder 10 Zustände)
 Alles Digitale basiert auf dieser simplen Idee: AN oder AUS
@@ -97,24 +99,79 @@ Transistoren in modernen CPUs: Milliarden davon, schalten Milliarden Mal pro Sek
 
 # Das Byte
 
-**8 Bits = 1 Byte**
+<!--
+"Ein Bit allein macht nicht glücklich, die Welt ist nunmal nicht schwarz oder weiß"
+
+"Und um noch weitere (nennen wir es Schattierungen, ganz literarisch) der Welt abbilden zu können, benötigen wir eine weiter Messgröße oder Einheit"
+
+BYTE = Wortspiel aus "Bit" + "Bite" (Bissen) – ein "Bissen" Information
+
+"Doch warum hat man nicht einfach »Bite« genommen?" Fangfrage -> Bit und Bite sind sich zu nahe ... Verwechslungsgefahr!
+-->
+
+---
+
+# Das Byte
+
+**1 Byte = 8 Bits**
+
+```
+0 1 0 0 1 1 0 1
+```
+
+<!--
+
+"Und das sieht dann so aus"
+
+"Aber warum genau 8 Bits?" -> "Das versteht man leider erst so richtig wenn man sich das Ergebnis anschaut, wie viele Möglichkeiten hieraus entstehen"
+
+"Menschen neigen dazu, exponentielles Wachstum zu unterschätzen"
+
+Rätsel: "Wenn sich das Wachstum einer Seerose auf einem Teich jeden Tag verdoppelt · und nach *zehn Tagen* der ganze Teich bedeckt ist, wann ist er zur Hälfte zugewachsen?"
+
+Frage: "Weiß jemand wieviele Zustände wir mit 8 Bit beschreiben können?"
+
+-->
+
+---
+
+# Das Byte
+
+**1 Byte = 8 Bits**
 
 ```
 0 1 0 0 1 1 0 1
 ```
 
-**Wie viele Kombinationen?**
 2⁸ = **256 Möglichkeiten** (0-255)
 
 <!--
-BYTE = Wortspiel aus "Bit" + "Bite" (Bissen) – ein "Bissen" Information
+
-Warum genau 8 Bits?
+Historie: "Es gab durchaus einen »Machtkampf« und es war überhaupt nicht klar welche Länge sich durchsetzen wird."
+
 - 1964: IBM System/360 setzte diesen Standard (vorher: 6-Bit, 7-Bit Systeme)
 - ASCII (1963) brauchte 7 Bit für 128 Zeichen
+
+ASCII = American Standard Code for Information Interchange
+
+Praktikabilität:
 - 8 Bit = praktisch für Hardware (Zweierpotenz: 2³ = 8)
 - 8 Bit = 2 Hexadezimalziffern (elegante Darstellung)
-Eselsbrücke: 1 Byte = 1 Buchstabe (in ASCII/UTF-8 für einfache Zeichen)
+
+1 Bit = 2 Zustände
+2 Bit = 4 Zustände
+3 Bit = 8 Zustände
+4 Bit = 16 Zustände
+5 Bit = 32 Zustände
+6 Bit = 64 Zustände
+7 Bit = 128 Zustände
+8 Bit = 256 Zustände
+
 Rechnung: 2×2×2×2×2×2×2×2 = 256 mögliche Kombinationen
+
+von griech. hexa „sechs“ und lat. decem „zehn“
+
+Eselsbrücke: 1 Byte = 1 Buchstabe/Symbol (in ASCII/UTF-8 für einfache Zeichen)
 -->
 
 ---
@@ -122,9 +179,33 @@ Rechnung: 2×2×2×2×2×2×2×2 = 256 mögliche Kombinationen
 <!-- _header: '' -->
 <!-- _footer: '' -->
 
+
+![bg fit](./assets/original-ascii-table.png)
+
+<!--
+
+US-ASCII (1967) Code Chart
+
+"Ich möchte, dass ihr das mit mir jetzt gemeinsam lesen lernt; stellt euch vor ihr seid ArchäologInnen."
+
+"Wie würdet ihr vorgehen?"
+
+-->
+
+---
+
+<!-- _header: '' -->
+<!-- _footer: '' -->
+
+»256 Shades of Gray«
+
 ![bg fit](./assets/grayscale-gradient.png)
 
 <!--
+
+»256 Shades of Gray«
+
+
 256 Graustufen: 0 = Schwarz, 255 = Weiß
 -->
 
@@ -133,10 +214,12 @@ Rechnung: 2×2×2×2×2×2×2×2 = 256 mögliche Kombinationen
 # Was kann man mit 256 Zuständen machen?
 
 * **256 Zeichen** (Buchstaben, Zahlen, Symbole)
-* **256 Graustufen** (0 = Schwarz, 255 = Weiß)
+* **256 Helligkeit bzw. Luminanz** (0 = Schwarz/Dunkel, 255 = Weiß/Hell)
 * **256 Lautstärkestufen**
 * **Zahlen 0-255** (oder -128 bis +127)
 
+* *Fällt Euch noch mehr ein?*
+
 <!--
 256 = die "magische Zahl" bei 8 Bit
 Alltagsbeispiele:
@@ -149,7 +232,6 @@ Jeder Kanal 0-255 → 256³ = 16.777.216 Farben ("True Color")
 Das menschliche Auge kann etwa 10 Millionen Farben unterscheiden
 → 24 Bit reicht für fotorealistische Bilder
 -->
-
 ---
 
 <!-- _header: '' -->
@@ -157,12 +239,28 @@ Das menschliche Auge kann etwa 10 Millionen Farben unterscheiden
 
 ![bg fit](./assets/rgb-color-model.png)
 
+<!--
+Welche Farben für ein volles Spektrum bieten sich nach unserer gelernten Sparsamkeit hier am besten an?
+
+1. CMYK bzw. in diesem Fall CMYW
+2. RGB
+-->
+
+---
+
+<!-- _header: '' -->
+<!-- _footer: '' -->
+
+![bg fit](./assets/rgb-color-model-with-title.png)
+
 <!--
 RGB = Additive Farbmischung (Bildschirme)
 -->
 
 ---
 
+![bg right:50%](./assets/addaptive-substractive-colors.jpg)
+
 # Farben: RGB-Modell
 
 **1 Pixel = 3 Bytes**
@@ -176,6 +274,9 @@ RGB = Additive Farbmischung (Bildschirme)
 `00 00 00` = Schwarz | `FF FF FF` = Weiß
 
 <!--
+"Weiß jemand oder möchte jemand raten, wofür das "s" bei "sRGB" steht?"
+
+sRGB = Standard RGB
 CMYK = Subtraktive Farbmischung (Druck)
 Hex-Notation: FF = 255 in Dezimal
 CSS-Farben nutzen Hex: #FF0000 = Rot
@@ -295,7 +396,13 @@ Jede Hex-Ziffer = 4 Bits
 **Jede Hex-Ziffer = 4 Bits (ein "Nibble")**
 0-9, A-F (10=A, 11=B, ..., 15=F)
 
+**ASCII Character Chart:**
+[https://www.eso.org/~ndelmott/ascii.html](https://www.eso.org/~ndelmott/ascii.html)
+
 <!--
+
+"Gerne vorab auf den Link gehen"
+
 Warum Hexadezimal statt Dezimal?
 - Binär ist zu lang: 01001101 (8 Zeichen für 1 Byte)
 - Dezimal passt nicht: 77 (unregelmäßig, manchmal 2, manchmal 3 Ziffern)
@@ -311,6 +418,39 @@ Umrechnung üben:
 - 0xFF = 15×16 + 15 = 255 (Maximum für 1 Byte)
 
 Hex-Editor = Standard-Tool für Dateianalyse und Reverse Engineering
+
+-->
+
+---
+
+<!-- _header: '' -->
+<!-- _footer: '' -->
+<!-- _backgroundColor: #000 -->
+
+![bg fit](./assets/hex-code-hidden.png)
+
+<!--
+
+"Zurück zu Frage am Anfang: Was steht hier nun?"
+
+"Versucht es kurz selbst zu entschlüsseln"
+
+-->
+
+---
+
+<!-- _header: '' -->
+<!-- _footer: '' -->
+<!-- _backgroundColor: #000 -->
+
+![bg fit](./assets/hex-code.png)
+
+<!--
+Hex-Editor-Screenshot mit PNG-Datei
+Erste Bytes: 89 50 4E 47 = PNG-Signatur
+IHDR = Image Header (Breite, Höhe, Farbtiefe)
+Zeigen, wie man Magic Number liest
+Tool: HxD (Windows), Hex Fiend (Mac), xxd (Linux)
 -->
 
 ---
@@ -326,7 +466,7 @@ Hex-Editor = Standard-Tool für Dateianalyse und Reverse Engineering
 | PDF | `25 50 44 46` | `%PDF` |
 | ZIP/DOCX/ODT | `50 4B 03 04` | `PK` |
 
-**Achtung:** TXT, HTML, CSS haben **keine** Magic Number!
+**Hinweis:** TXT, HTML, CSS haben **keine** Magic Number!
 
 <!--
 Magic Number = Signatur/Fingerabdruck am Dateianfang
@@ -348,22 +488,6 @@ Windows vertraut der Endung, aber Tools wie "file" (Linux) lesen Magic Number
 
 ---
 
-<!-- _header: '' -->
-<!-- _footer: '' -->
-<!-- _backgroundColor: #000 -->
-
-![bg fit](./assets/hexeditor-screenshot.png)
-
-<!--
-Hex-Editor-Screenshot mit PNG-Datei
-Erste Bytes: 89 50 4E 47 = PNG-Signatur
-IHDR = Image Header (Breite, Höhe, Farbtiefe)
-Zeigen, wie man Magic Number liest
-Tool: HxD (Windows), Hex Fiend (Mac), xxd (Linux)
--->
-
----
-
 # Hands-On: WTF Files
 
 **Aufgabe (30 Min):**
@@ -455,6 +579,97 @@ Streaming? Unmöglich.
 <!-- _header: '' -->
 <!-- _footer: '' -->
 
+![bg cover](./assets/spectogram-chet-baker.png)
+
+<!--
+
+"Wenn CDs eine Sample Rate von 44kHz haben, was fällt dann hier auf?"
+
+Fangfrage: "Wie hoch ist die Sample Rate von Vinyls?" -> *Vinyl has no sample rate. It's analog!*
+
+-->
+
+---
+	
+# Was ist Sample Rate?
+**Analog → Digital ≙ Kontinuierlich → Diskret**
+```
+      Analog (Vinyl):          Digital (CD):
+      ~~~~~~~~~~~~~~~          • • • • • • • •
+      Kontinuierliche          44.100 Messpunkte
+      Wellenform               pro Sekunde
+```
+**Nyquist-Theorem:**
+
+> Um eine Frequenz zu rekonstruieren, braucht man mindestens **2× so viele Samples**.
+44.100 Hz ÷ 2 = **22.050 Hz** max. darstellbare Frequenz
+(Mensch hört: ~20 Hz bis ~20.000 Hz → passt!)
+
+<!--
+SAMPLE RATE = Wie oft "fotografieren" wir die Schallwelle?
+Stellt euch vor: Schallwelle = fahrendes Auto
+- Analog: Videokamera läuft durchgehend
+- Digital: Fotokamera macht 44.100 Fotos pro Sekunde
+
+VINYL hat KEINE Sample Rate:
+- Rille ist physische Kopie der Welle
+- "Unendliche Auflösung" in der Theorie
+- ABER: Rauschen, Kratzer, Nadelmasse = eigene Limits
+- Praktisch: ~20 Hz bis ~20 kHz, 60-70 dB Dynamik
+
+WARUM genau 44.100 Hz?
+- Nyquist: 2× höchste hörbare Frequenz nötig
+- 20.000 Hz × 2 = 40.000 Hz Minimum
+- 44.100 = etwas Puffer + passte zu Video-Equipment der 80er
+
+DAS SPEKTROGRAMM zeigt es:
+- Alles über ~22 kHz ist abgeschnitten
+- Das ist kein Bug, das ist das Design!
+- Vinyl hätte dort noch Obertöne (die wir eh nicht hören)
+-->
+
+---
+
+# Sample Rate vs. Bit Depth
+
+**Zwei Dimensionen der Digitalisierung:**
+
+| Dimension | Was bedeutet es? | CD-Qualität |
+|-----------|------------------|-------------|
+| **Sample Rate** | Messungen pro Sekunde (horizontal) | 44.100 Hz |
+| **Bit Depth** | Genauigkeit pro Messung (vertikal) | 16 Bit |
+
+**16 Bit = 2¹⁶ = 65.536 Lautstärkestufen**
+(von absoluter Stille bis maximaler Lautstärke)
+
+<!--
+Analogie: Digitalisierung = Raster über Schallwelle legen
+
+HORIZONTAL (Sample Rate):
+- Wie oft messen wir pro Sekunde?
+- 44.100 Hz = 44.100 Messpunkte pro Sekunde
+- Bestimmt, welche FREQUENZEN wir erfassen können
+- Nyquist-Theorem: Sample Rate ≥ 2× höchste Frequenz
+- 44.100 Hz → max. ~22.050 Hz (Mensch hört bis ~20.000 Hz)
+
+VERTIKAL (Bit Depth):
+- Wie genau messen wir jeden Punkt?
+- 16 Bit = 65.536 mögliche Werte (-32.768 bis +32.767)
+- Bestimmt den DYNAMIKUMFANG (leise bis laut)
+- 16 Bit ≈ 96 dB Dynamik (Flüstern bis Rockkonzert)
+- Mehr Bits = feinere Abstufungen = weniger Quantisierungsrauschen
+
+KOMPRESSION nutzt beide Achsen:
+- Sample Rate reduzieren = weniger Punkte horizontal (spart Daten, verliert hohe Frequenzen)
+- Bit Depth reduzieren = gröbere Stufen vertikal (spart Daten, mehr Rauschen)
+- MP3: Wirft unhörbare Frequenzen weg + quantisiert grober wo es nicht auffällt
+-->
+
+---
+
+<!-- _header: '' -->
+<!-- _footer: '' -->
+
 ![bg fit](./assets/compression-types.png)
 
 <!--
@@ -515,11 +730,7 @@ Schlecht für chaotische Daten (Fotos, Audio)
 **JPEG:** Schwächen des Auges
 * Helligkeit besser als Farbe wahrgenommen
 * Große Flächen besser als feine Details
-
+* **→ Psychovisuell**
-**MP3:** Schwächen des Ohrs
-* Mittlere Frequenzen besser als hohe/tiefe
-* Laute Töne "maskieren" leise Töne
-* **→ Psychoakustik / Psychovisuell**
 
 <!-- 
 Auditory Masking: Lauter 1000 Hz-Ton → leise 950 Hz unhörbar
@@ -529,16 +740,38 @@ Kompression = Modell der menschlichen Wahrnehmung
 
 ---
 
-![bg right:50%](./assets/karlheinz-brandenburg.jpg)
+# Lossy: Der Trick
+
+**Kernidee:** Wirf weg, was der Mensch eh nicht wahrnimmt
+
+**JPEG:** Schwächen des Auges
+- Helligkeit besser als Farbe wahrgenommen
+- Große Flächen besser als feine Details
+- **→ Psychovisuell**
+
+**MP3:** Schwächen des Ohrs
+* Mittlere Frequenzen besser als hohe/tiefe
+* Laute Töne "maskieren" leise Töne
+* **→ Psychoakustik**
+
+<!-- 
+Auditory Masking: Lauter 1000 Hz-Ton → leise 950 Hz unhörbar
+Visuelle Masking: Starker Kontrast überstrahlt Details
+Kompression = Modell der menschlichen Wahrnehmung
+-->
+
+---
+
+![bg right:40%](./assets/karlheinz-brandenburg.jpg)
 
 # Karlheinz Brandenburg
 
 **"Vater der MP3"**
 
-- Diplom-Ingenieur, Universität Erlangen-Nürnberg
+* Diplom-Ingenieur, Universität Erlangen-Nürnberg
-- Fraunhofer IIS (Institut für Integrierte Schaltungen)
+* Fraunhofer IIS (Institut für Integrierte Schaltungen)
-- Forschung ab 1982, Patent 1988
+* Forschung ab 1982, Patent 1988
-- Hörte "Tom's Diner" über 10.000 Mal
+* Hörte "Tom's Diner" über 10.000 Mal
 
 <!--
 Fraunhofer IIS Erlangen
@@ -598,7 +831,7 @@ Brandenburg hörte den Song über 10.000 Mal
 - Suzanne Vegas Stimme ist "schwierig"
 - Klare, hohe Frequenzen → Stresstest
 
-*"If I could code Suzanne Vega's voice well, I could code anything."*
+> If I could code Suzanne Vega's voice well, I could code anything.
 — Karlheinz Brandenburg
 
 <!-- 
@@ -612,17 +845,19 @@ Perfektionismus: Jeder Hörtest musste bestehen
 
 # Wie funktioniert MP3?
 
-**1. Frequenz-Analyse (FFT)**
+Ein Zusammenspiel aus vielen Faktoren:
-Audio → Frequenzspektrum
 
-**2. Psychoakustisches Modell**
+* **1. Frequenz-Analyse (FFT)**
-Welche Töne hört Mensch nicht?
+  Audio → Frequenzspektrum
 
-**3. Quantisierung**
+* **2. Psychoakustisches Modell**
-Unwichtige Frequenzen reduzieren
+  Welche Töne hört Mensch nicht?
 
-**4. Huffman-Coding**
+* **3. Quantisierung**
-Lossless-Kompression der Restdaten
+  Unwichtige Frequenzen reduzieren
+
+* **4. Huffman-Coding**
+  Lossless-Kompression der Restdaten
 
 <!--
 MP3-Kompression in 4 Schritten (vereinfacht):
@@ -639,7 +874,7 @@ MP3-Kompression in 4 Schritten (vereinfacht):
 3. Quantisierung (hier passiert der Datenverlust!)
    - Unwichtige Frequenzen werden "grob" gespeichert
    - Wichtige Frequenzen bleiben genau
-   - Wie JPEG: Details entfernen, wo es nicht auffällt
+   - Wie JPEG: Details entfernen, wo es nicht auffällt (Kontrast/Helligkeit bleibt)
 
 4. Huffman-Coding (verlustfrei)
    - Häufige Muster = kurze Codes
@@ -793,7 +1028,7 @@ Vinyl-Revival: 2020er Gegenbewegung
 5. Vergleiche Dateigrößen
 
 **Spektrogramm:** Klick auf Track-Name → Spektrogramm
-[manual.audacityteam.org/man/spectrogram_view.html](https://manual.audacityteam.org/man/spectrogram_view.html)
+[https://manual.audacityteam.org/man/spectrogram_view.html](https://manual.audacityteam.org/man/spectrogram_view.html)
 
 <!--
 Audacity: FOSS Audio-Editor (audacityteam.org)