add essay questions across all blocks in 223015b

- J23-J24: distribution comparison, analog vs digital
- K10-K11: image types, color depth (disabled)
- L10-L11: JPEG pipeline, artifacts (L11 disabled)
- M7-M8: image format comparison, GIF alternatives (M8 disabled)
- N7-N8: frame types, video codec comparison (N8 disabled)
- O14-O15: storage tech comparison, backup strategies (O15 disabled)

slides/223015b/klausurfragen.md

@@ -437,6 +437,28 @@ Ordne jede Eigenschaft zu: Vorteil von Analog oder Vorteil von Digital?
 
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+### J23 – Distribution vergleichen: Download, Streaming, P2P
+**Thema:** Distribution – Vergleich
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Erklären Sie die drei digitalen Distributionswege **Download**, **Streaming** und **Peer-to-Peer (P2P)**. Beschreiben Sie für jeden Weg: (1) wie die Daten zum Nutzer gelangen, (2) ob der Nutzer eine dauerhafte Kopie erhält, und (3) nennen Sie je ein Beispiel.
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+> **Musterlösung:** **Download:** Datei wird vollständig vom Server heruntergeladen und lokal gespeichert. Nutzer erhält dauerhafte Kopie. Beispiel: iTunes Store, Steam. **Streaming:** Daten werden während des Abspielens übertragen, keine dauerhafte lokale Kopie. Beispiel: Netflix, Spotify. **P2P:** Nutzer laden Teile der Datei gleichzeitig von vielen anderen Nutzern herunter (dezentral). Dauerhafte Kopie möglich. Beispiel: BitTorrent.
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+### J24 – Analog vs. Digital: Kopieren und Archivieren
+**Thema:** Analog vs. Digital – Transfer
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Vergleichen Sie **analoge** und **digitale** Medien hinsichtlich (1) Kopierqualität, (2) Langzeitarchivierung und (3) Abhängigkeit von Technik. Nennen Sie je einen konkreten Vor- und Nachteil.
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+> **Musterlösung:** **Kopierqualität:** Analog: Jede Kopie verschlechtert sich (Generationsverlust). Digital: Bit-identische Kopien ohne Qualitätsverlust. **Langzeitarchivierung:** Analog: Physischer Verschleiß, aber lesbar ohne spezielle Software (Buch). Digital: Bits altern nicht, aber Formate können obsolet werden (DOCX in 50 Jahren?). **Technikabhängigkeit:** Analog: Buch braucht keinen Strom. Digital: Abhängig von funktionierender Hard- und Software. Vorteil Analog: Unabhängigkeit. Nachteil Analog: Generationsverlust. Vorteil Digital: Perfekte Kopien. Nachteil Digital: Formatobsoleszenz.
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 ## BLOCK K – Bildformate & Raster vs. Vektor
@@ -593,6 +615,30 @@ Ordne jedem Interpolationsverfahren seine Eigenschaft zu.
 
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+### K10 – Bildtypen vergleichen: Foto, Screenshot, Logo
+**Thema:** Bildformate – Anwendungsfälle
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Sie haben drei Bilder: ein **Foto**, einen **Screenshot** und ein **Logo**. Erklären Sie für jedes Bild, welches Format (JPEG, PNG oder SVG) Sie wählen würden und warum. Begründen Sie Ihre Wahl mit den technischen Eigenschaften des Formats.
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+> **Musterlösung:** **Foto → JPEG:** Verlustbehaftete Kompression ist akzeptabel, da kleine Artefakte bei natürlichen Bildern kaum auffallen. Dateigröße deutlich kleiner als PNG. **Screenshot → PNG:** Verlustfreie Kompression erhält scharfe Texte und Linien. JPEG würde sichtbare Artefakte an Kanten erzeugen. **Logo → SVG:** Vektorgrafik ist beliebig skalierbar ohne Qualitätsverlust – ein Logo muss auf Visitenkarte und Plakatwand gleich scharf sein. Dateigröße bei einfachen Formen minimal.
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+### K11 – Farbtiefe erklären: 1-Bit, 8-Bit, 24-Bit, 32-Bit
+**Thema:** Rastergrafiken – Farbtiefe
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Erklären Sie die Farbtiefen **1-Bit**, **8-Bit**, **24-Bit** und **32-Bit**. Beschreiben Sie für jede: (1) wie viele Farben dargestellt werden können, (2) einen typischen Anwendungsfall.
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+> **Musterlösung:** **1-Bit:** 2¹ = 2 Farben (Schwarz/Weiß). Anwendung: Strichzeichnungen, Fax, QR-Codes. **8-Bit:** 2⁸ = 256 Farben. Anwendung: GIF-Bilder, Graustufen, Paletten-Bilder. **24-Bit:** 2²⁴ = 16,7 Millionen Farben (8 Bit pro Kanal: R, G, B). Anwendung: Standard für Fotos und Webgrafiken ("True Color"). **32-Bit:** 24 Bit Farbe + 8 Bit Alpha-Kanal (Transparenz). Anwendung: PNG mit Transparenz, Compositing in Grafikprogrammen.
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 <!-- _class: lead -->
 
 ## BLOCK L – JPEG: Innenleben
@@ -758,6 +804,30 @@ Ordne jedem JPEG-Artefakt seine Beschreibung zu.
 
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+### L10 – JPEG-Kompression erklären: RGB, YCbCr, DCT
+**Thema:** JPEG – Pipeline verstehen
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+JPEG komprimiert in mehreren Schritten. Erklären Sie die Rolle von: (1) **RGB → YCbCr Konversion**, (2) **DCT (Discrete Cosine Transform)**, (3) **Quantisierung**. Welcher dieser Schritte ist verlustbehaftet und warum?
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+> **Musterlösung:** **(1) RGB → YCbCr:** Trennt Helligkeit (Y) von Farbe (Cb, Cr). Ermöglicht Chroma Subsampling – Farbauflösung wird reduziert, Helligkeit bleibt voll erhalten. Das Auge sieht Helligkeit besser als Farbe. **(2) DCT:** Wandelt 8×8 Pixelblöcke in Frequenzkoeffizienten um. Sortiert Information nach Wichtigkeit: niedrige Frequenzen = grobe Struktur (wichtig), hohe Frequenzen = feine Details (weniger wichtig). Die DCT selbst ist verlustfrei. **(3) Quantisierung:** Hier passiert der Verlust! Frequenzkoeffizienten werden gerundet/auf Null gesetzt – hohe Frequenzen (Details) werden stärker reduziert. Dieser Schritt ist nicht umkehrbar.
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+<!-- _class: disable -->
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+### L11 – JPEG-Artefakte erklären: Blocking, Ringing, Posterization
+**Thema:** JPEG – Artefakte verstehen
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+JPEG-komprimierte Bilder zeigen bei niedriger Qualität typische Artefakte. Erklären Sie die drei Artefakte **Blocking**, **Ringing** und **Posterization**. Beschreiben Sie für jedes: (1) wie es aussieht und (2) warum es entsteht.
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+> **Musterlösung:** **Blocking:** Sichtbare 8×8-Pixel-Rechtecke. Entsteht, weil jeder Block unabhängig komprimiert wird – bei starker Kompression passen Nachbarblöcke nicht mehr zusammen. **Ringing:** „Geister" oder Halos an scharfen Kanten (z.B. schwarze Schrift auf weißem Hintergrund). Entsteht, weil die DCT mit harten Übergängen schlecht umgehen kann (Gibbs-Phänomen). **Posterization:** Farbverläufe werden stufig statt fließend. Entsteht, weil zu wenige Bits für feine Farbabstufungen übrig bleiben – ähnlich wie ein Poster mit wenigen Farben.
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 ## BLOCK M – Bildformate: PNG, GIF, WebP, SVG
@@ -867,6 +937,30 @@ Ordne jedem Szenario das optimale Bildformat zu.
 
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+### M7 – Bildformate vergleichen: JPEG, PNG, WebP
+**Thema:** Bildformate – Vergleich
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Vergleichen Sie die drei Bildformate **JPEG**, **PNG** und **WebP**. Beschreiben Sie für jedes: (1) ob es verlustfrei oder verlustbehaftet komprimiert, (2) ob es Transparenz unterstützt, (3) einen idealen Anwendungsfall.
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+> **Musterlösung:** **JPEG:** Verlustbehaftet. Keine Transparenz. Ideal für Fotos im Web – kleine Dateien, Qualitätsverlust bei natürlichen Bildern kaum sichtbar. **PNG:** Verlustfrei. Unterstützt Alpha-Transparenz (8 Bit). Ideal für Screenshots, Grafiken mit Text, Bilder mit Transparenz. **WebP:** Kann beides – lossy (wie JPEG) und lossless (wie PNG). Unterstützt Transparenz und Animation. Ideal als moderner Ersatz für beide – 25-35% kleiner als JPEG bei gleicher Qualität.
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+### M8 – GIF vs. moderne Alternativen
+**Thema:** Bildformate – Animation
+**Punkte:** 2
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+GIF ist ein altes Format (1987), wird aber noch für Animationen verwendet. Erklären Sie: (1) die Haupteinschränkung von GIF, (2) warum es trotzdem noch populär ist, (3) welche moderne Alternative es gibt.
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+> **Musterlösung:** **(1) Haupteinschränkung:** Nur 256 Farben (8-Bit-Palette). Farbverläufe werden stufig, Fotos sehen schlecht aus. **(2) Popularität:** Universelle Browser-Unterstützung, einfach zu teilen, "Meme-Kultur" hat das Format am Leben gehalten. **(3) Alternativen:** WebP (Animation + Millionen Farben + kleiner), APNG (animiertes PNG), oder kurze Videos (MP4/WebM mit `<video>`-Tag statt `<img>`).
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 <!-- _class: lead -->
 
 ## BLOCK N – Video-Kompression
@@ -971,6 +1065,30 @@ Erkläre, warum AV1 als „die Zukunft" der Videokompression gilt. Nenne mindest
 
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+### N7 – Frame-Typen erklären: I-Frame, P-Frame, B-Frame
+**Thema:** Video – Frame-Typen verstehen
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Erklären Sie die drei Frame-Typen **I-Frame**, **P-Frame** und **B-Frame**. Beschreiben Sie für jeden: (1) welche Daten gespeichert werden, (2) die relative Größe im Vergleich, (3) was passiert, wenn ein I-Frame beschädigt wird.
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+> **Musterlösung:** **I-Frame (Keyframe):** Vollständiges Bild, unabhängig dekodierbar. Größte Dateigröße (100%). Kein Bezug auf andere Frames. **P-Frame (Predicted):** Speichert nur Änderungen gegenüber vorherigen Frames. Etwa 30% der I-Frame-Größe. Referenziert rückwärts. **B-Frame (Bi-directional):** Speichert Änderungen zu vorherigen UND zukünftigen Frames. Etwa 15% der I-Frame-Größe. Referenziert in beide Richtungen. **Bei beschädigtem I-Frame:** Alle abhängigen P- und B-Frames bis zum nächsten I-Frame können nicht korrekt rekonstruiert werden → sichtbare Fehler, bis ein neuer Keyframe kommt.
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+<!-- _class: disable -->
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+### N8 – Video-Codecs vergleichen: H.264, H.265, AV1
+**Thema:** Video – Codec-Vergleich
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Vergleichen Sie die drei Video-Codecs **H.264**, **H.265** und **AV1**. Beschreiben Sie für jeden: (1) das Erscheinungsjahr, (2) die Kompressionseffizienz im Vergleich, (3) die Lizenzierung (kostenpflichtig vs. frei).
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+> **Musterlösung:** **H.264 (2003):** Der Standard-Codec für über ein Jahrzehnt. Baseline für Vergleiche. Patentgebühren, aber klar strukturiert. Universelle Unterstützung. **H.265 (2013):** 50% bessere Kompression als H.264. Aber: Patent-Chaos mit drei konkurrierenden Pools → unklare Kosten, zögerliche Adoption. **AV1 (2018):** 30% besser als H.265. Royalty-free und open source (Alliance for Open Media: Google, Netflix, Apple, Amazon). Die Zukunft – aber höherer Rechenaufwand beim Encoding.
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 ## BLOCK O – Speichermedien & Schnittstellen
@@ -1202,3 +1320,27 @@ Warum verwenden große Unternehmen noch heute Magnetbänder (LTO)?
 - [x] **Extrem günstig pro TB, langlebig, ideal für selten abgerufene Daten.** ✅
 
 > **Feedback:** LTO = Linear Tape-Open. Aktuell LTO-9: 18 TB pro Band, ~2€/TB. Nachteil: sequentieller Zugriff (kein Random Access). Perfekt für Archivierung, wo Daten selten gelesen werden. Google, Facebook, Banken – alle nutzen LTO.
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+### O14 – Speichertechnologien vergleichen: Optisch, Magnetisch, Flash
+**Thema:** Speichermedien – Technologievergleich
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Beschreiben Sie die drei Speichertechnologien **optisch** (CD/DVD/Blu-ray), **magnetisch** (HDD/LTO) und **Flash** (SSD/USB). Erklären Sie für jede: (1) wie Daten physikalisch gespeichert werden, (2) einen typischen Anwendungsfall und (3) eine wichtige Einschränkung.
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+> **Musterlösung:** **Optisch:** Laser liest Pits (Vertiefungen) und Lands (Erhöhungen). Anwendung: Software-Distribution, Archivierung (M-DISC). Einschränkung: Empfindlich gegen Kratzer und UV-Licht. **Magnetisch:** Magnetisierte Bereiche auf Platten (HDD) oder Band (LTO). Anwendung: Massenspeicher, Langzeitarchiv. Einschränkung: HDD hat bewegliche Teile (Verschleiß), LTO nur sequentieller Zugriff. **Flash:** Elektronen in Floating Gates. Anwendung: Betriebssystem (SSD), portable Daten (USB). Einschränkung: Begrenzte Schreibzyklen, Ladungsverlust ohne Strom nach Jahren.
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+### O15 – Backup-Strategien erklären: Full, Inkrementell, Differenziell
+**Thema:** Backup – Strategievergleich
+**Punkte:** 3
+**Typ:** `[ESSAY]`
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+Erklären Sie die drei Backup-Typen **Full**, **Inkrementell** und **Differenziell**. Beschreiben Sie für jeden: (1) welche Daten gesichert werden, (2) Vor- und Nachteile, und (3) wann dieser Typ sinnvoll eingesetzt wird.
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+> **Musterlösung:** **Full:** Kompletter Datenbestand wird jedes Mal gesichert. Vorteil: Einfache Wiederherstellung (nur ein Backup nötig). Nachteil: Langsam, braucht viel Speicherplatz. Einsatz: Wöchentlich als Basis. **Inkrementell:** Nur Änderungen seit dem letzten Backup (egal welcher Art). Vorteil: Schnell, wenig Speicher. Nachteil: Wiederherstellung komplex (Kette aller Backups nötig). Einsatz: Täglich. **Differenziell:** Änderungen seit dem letzten Full-Backup. Vorteil: Schneller als Full, einfachere Wiederherstellung als Inkrementell. Nachteil: Wächst täglich. Einsatz: Mittelweg bei moderatem Datenvolumen.