gf1:analogdigital

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gf1:analogdigital [2023/08/11 19:39] – [Musik und Klänge] marrocgf1:analogdigital [2024/10/03 14:08] (aktuell) – marroc
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 ====== Analog und digital ====== ====== Analog und digital ======
 <WRAP nicebox green> <WRAP nicebox green>
-**Auftrag 1 Teil 1 **\\+**Auftrag 9 Teil 1 **\\
 Ziel der Aufgabe ist es, die Position eines Punktes auf einem A4 Blatt in Zahlen zu beschreiben (zu digitalisieren). Ziel der Aufgabe ist es, die Position eines Punktes auf einem A4 Blatt in Zahlen zu beschreiben (zu digitalisieren).
   * Nehmen Sie ein leeres A4-BLatt im Querformat.   * Nehmen Sie ein leeres A4-BLatt im Querformat.
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   * Wiederholen Sie diesen Schritt so lange, bis sich der Punkt etwa auf dem Falt befindet. Die notierte Reihe aus Nullern und Einsern ist eine mehrstellige, binäre Zahl, die die Position beschreibt. Die Faltungen sind jeweils parallel zueinander!   * Wiederholen Sie diesen Schritt so lange, bis sich der Punkt etwa auf dem Falt befindet. Die notierte Reihe aus Nullern und Einsern ist eine mehrstellige, binäre Zahl, die die Position beschreibt. Die Faltungen sind jeweils parallel zueinander!
  
-**Auftrag 1 Teil 2 **\\+**Auftrag 9 Teil 2 **\\
 Ziel der Aufgabe ist es, einen Punkt (eine Position eines Punktes) auf einem A4 Blatt anhand der digitalen "Spur" zu rekonstruieren. Ziel der Aufgabe ist es, einen Punkt (eine Position eines Punktes) auf einem A4 Blatt anhand der digitalen "Spur" zu rekonstruieren.
-  * Geben Sie Ihre notierte binäre Zahl Ihrem Pultnachbarn, aber behalten Sie das Faltblatt bei sich. Sie erhalten im Gegenzug die digitialisierte Punktposition ihres Pultnachbarn.+  * Geben Sie Ihre notierte binäre Zahl Ihrem Pultnachbarn, aber behalten Sie das Faltblatt bei sich. Sie erhalten im Gegenzug die digitalisierte Punktposition ihres Pultnachbarn.
   * Nehmen Sie ein neues leeres Blatt und bestimmen Sie anhand des erhaltenen Codes die Punktposition ihres Lernpartners auf einem neuen Blatt. Erinnerung «0» bedeutet links und «1» bedeutet rechts. Markieren Sie die vermutete Punktposition. Vergleichen Sie mit dem Original ihres Pultnachbarn.\\    * Nehmen Sie ein neues leeres Blatt und bestimmen Sie anhand des erhaltenen Codes die Punktposition ihres Lernpartners auf einem neuen Blatt. Erinnerung «0» bedeutet links und «1» bedeutet rechts. Markieren Sie die vermutete Punktposition. Vergleichen Sie mit dem Original ihres Pultnachbarn.\\ 
  
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 **Beobachtungsfragen:**\\  **Beobachtungsfragen:**\\ 
 Nach dem obigen ersten Falten geht es darum, die folgenden Fragen zu diskutieren: Nach dem obigen ersten Falten geht es darum, die folgenden Fragen zu diskutieren:
-  * Gibt es Punktpsitionen, die nicht in Zahlen darstellbar sind?+  * Gibt es Punktpositionen, die nicht in Zahlen darstellbar sind?
   * Gibt es eine maximale Länge einer Punktpositionszahl? Begründen Sie! Wie verändert sich diese Antwort unter der Annahme, dass es keine Grenzen beim Falten gibt (unendlich oft gefaltet werden kann)   * Gibt es eine maximale Länge einer Punktpositionszahl? Begründen Sie! Wie verändert sich diese Antwort unter der Annahme, dass es keine Grenzen beim Falten gibt (unendlich oft gefaltet werden kann)
   * Aussage "Diese Faltaufgabe ist eine wunderbare Verbildlichung der Chancen und Grenzen der Digitalisierung." Was denken Sie?   * Aussage "Diese Faltaufgabe ist eine wunderbare Verbildlichung der Chancen und Grenzen der Digitalisierung." Was denken Sie?
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 ---- ----
  
-**Auftrag 2**+**Auftrag 10**
 Ziel der Aufgabe ist es, das Verfahren um einen Punkt (eine Position eines Punktes) auf einem A4 Blatt digitalisieren zu verbessern und vervollständigen.  Ziel der Aufgabe ist es, das Verfahren um einen Punkt (eine Position eines Punktes) auf einem A4 Blatt digitalisieren zu verbessern und vervollständigen. 
 Analysieren Sie die Aufgaben und ihre Ergebnisse, indem Sie die folgenden Fragen bearbeiten: Analysieren Sie die Aufgaben und ihre Ergebnisse, indem Sie die folgenden Fragen bearbeiten:
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 Durch die Digitalisierung wird zwar Platz gewonnen, jedoch gibt es auch einen negativen Aspekt. Durch die Digitalisierung wird zwar Platz gewonnen, jedoch gibt es auch einen negativen Aspekt.
 Das grosse Problem ist, dass es mit Nullen und Einsen nur möglich ist, eine endliche Anzahl von Informationen abzuspeichern (vergleich Punktposition auf dem Blatt). \\ Das grosse Problem ist, dass es mit Nullen und Einsen nur möglich ist, eine endliche Anzahl von Informationen abzuspeichern (vergleich Punktposition auf dem Blatt). \\
-Dadurch geht sehr viel an Informationen der analogen Welt bei der Übersetzung ins digitale verloren. Beim Digitalisieren eines analogen Signals (wie zum Beispiel ein Foto oder Musik  aus der realen Welt) gehen hier also immer Informationen verloren.+Dadurch geht sehr viel an Informationen der analogen Welt bei der Übersetzung ins Digitale verloren. Beim Digitalisieren eines analogen Signals (wie zum Beispiel ein Foto oder Musik aus der realen Welt) gehen hier also immer Informationen verloren.
 Die analoge Welt hingegen besteht aus unendlich vielen Informationen. \\ Die analoge Welt hingegen besteht aus unendlich vielen Informationen. \\
  
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   * Uhren können digital oder analog sein. Bei einer digitalen Uhr «hüpft» die Zeit, bei einer Analogen (am besten noch mit mechanischem Uhrwerk) «fliesst» die Zeit. Diese fliessende Zeit kann teilweise an vielen Bahnhofuhren beobachtet werden (Sekundenzeiger).   * Uhren können digital oder analog sein. Bei einer digitalen Uhr «hüpft» die Zeit, bei einer Analogen (am besten noch mit mechanischem Uhrwerk) «fliesst» die Zeit. Diese fliessende Zeit kann teilweise an vielen Bahnhofuhren beobachtet werden (Sekundenzeiger).
   * Ein Freund sendet die Lösungen einer Hausaufgabe via Smartphone. Jedoch ist das Foto zu klein, um seine sehr kleine Handschrift komplett lesen zu können, auch beim Heranzoomen ist es fast nicht möglich, alles zu lesen. Das originale Dokument mit der Lösung wäre mit näherer Betrachtung lesbar gewesen. Durch die Digitalisierung gingen zu viele wichtige Infos verloren.   * Ein Freund sendet die Lösungen einer Hausaufgabe via Smartphone. Jedoch ist das Foto zu klein, um seine sehr kleine Handschrift komplett lesen zu können, auch beim Heranzoomen ist es fast nicht möglich, alles zu lesen. Das originale Dokument mit der Lösung wäre mit näherer Betrachtung lesbar gewesen. Durch die Digitalisierung gingen zu viele wichtige Infos verloren.
- 
-<WRAP nicebox green> 
-**Auftrag 3** \\  
-In Gruppenarbeit steht ihnen jeweils eine kleine Kiste mit Material zur Verfügung. Bearbeiten Sie den folgenden Arbeitsauftrag. Ordnen Sie den Gegenständen jeweils das Prädikat "analog" oder "digital" zu. Notieren Sie zu jedem Gegenstand eine //Begründung// auf dem vorgesehenen OneNote. 
-</WRAP>  
  
 Analog und digital, zwei zentrale Begriffe in der Informatik, was bedeuten diese für das Speichern von Bildern, Musik oder ganz allgemein die Speicherung? Was ist der Unterschied und worum geht es hier in den Grundzügen? Analog und digital, zwei zentrale Begriffe in der Informatik, was bedeuten diese für das Speichern von Bildern, Musik oder ganz allgemein die Speicherung? Was ist der Unterschied und worum geht es hier in den Grundzügen?
  
 Im Wesentlichen geht es darum, wie Informationen repräsentiert, also dargestellt – und gespeichert- werden. Der Computer arbeitet digital. Das bedeutet, dass er alle Informationen numerisch, also mit Hilfe von Zahlen (Nullen und Einsen) darstellt, «versteht», speichert und diese Daten dann auch wiedergegeben werden können. Im Wesentlichen geht es darum, wie Informationen repräsentiert, also dargestellt – und gespeichert- werden. Der Computer arbeitet digital. Das bedeutet, dass er alle Informationen numerisch, also mit Hilfe von Zahlen (Nullen und Einsen) darstellt, «versteht», speichert und diese Daten dann auch wiedergegeben werden können.
 +==== Fotografie ====
 +
 +Schon im frühen 19. Jahrhundert wurde die Technik des Fotografierens entwickelt. Die Entdeckung, dass bestimmte chemische Verbindungen auf Licht reagieren und Bilder dauerhaft auf lichtempfindlichen Oberflächen festgehalten werden können, wurde in dieser Zeit gemacht. Im Jahr 1826 schuf der französische Erfinder Nicéphore Niépce das erste dauerhafte Foto, indem er eine beschichtete Metallplatte belichtete, das über mehrere Stunden. Später entwickelte Louis Daguerre das Verfahren weiter und machte die Fotografie durch seine Daguerreotypie in den 1830er Jahren kommerziell nutzbar.
 +{{ youtube>hYwKNp8d-_A }} 
 +\\ [[https://padlet.com/cathrinemarro/zeitstrahl-die-geschichte-der-fotografie-b1k696tx3ol0r1h4 |{{ :gf1:zeitstrahl_fotografie.png?direct&1000|Erstellt mit Padlet, KI-timeline}}]] \\
 +Der Elektroingenieur und Wissenschaftler Eugene F. Lally präsentierte 1961 ein Konzept für bemannte Marsmissionen, das Sensoren mit einer mosaischen Anordnung von Fotodetektoren vorschlug. Diese sollten analoge Bilder in digitale Signale umwandeln und in Echtzeit Navigation und Steuerung ermöglichen. Sein Entwurf war das erste Konzept der digitalen Fotografie und diente als Grundlage für spätere Weltraummissionen.
 +Nach und nach wurden in den 70er Jahren Sensoren entwickelt, wodurch Bilder auf Magnetband erstmals digital gespeichert werden konnten.
 +
 +<accordion>
 +<panel title = "Weiterführende Links">
 +  * [[https://www.digitalkameramuseum.de/de/geschichte|Museum für Fotografie in Deutschland ]]
 +  * [[https://www.marc-jordi-fischer.com/geschichte-der-fotografie/|Ein Fotograf fasst zusammen]]
 +</panel>
 +</accordion>
 +<hidden>
 +<WRAP nicebox green>
 +**Auftrag 11** \\ 
 +In Gruppenarbeit steht ihnen jeweils eine kleine Kiste mit Material zur Verfügung. Bearbeiten Sie den folgenden Arbeitsauftrag. Ordnen Sie den Gegenständen jeweils das Prädikat "analog" oder "digital" zu. Notieren Sie zu jedem Gegenstand eine //Begründung// auf dem vorgesehenen OneNote.
 +</WRAP> 
 +</hidden>
  
 ==== Musik und Klänge ==== ==== Musik und Klänge ====
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 Physikalisch betrachtet sind Töne nichts anderes als Schallwellen (oder oft auch eine Überlagerung von Wellen) die sich ausdehnen. \\  Physikalisch betrachtet sind Töne nichts anderes als Schallwellen (oder oft auch eine Überlagerung von Wellen) die sich ausdehnen. \\ 
 Die nebenstehende Abbildung zeigt die rote Wellenkurve (Sinus-Welle. Diese stellt einen bestimmten Ton in der analogen Welt dar. Zum Beispiel wenn Sie auf einem Klavier eine einzige Taste drücken, entsteht eine Schallwelle (eine Summe aus Sinuswellen, diese Welle sieht dann auf dem Bildschirm dargestellt nicht mehr so schön aus, wird für unser Ohr aber als schön wahrgenommen).\\  Die nebenstehende Abbildung zeigt die rote Wellenkurve (Sinus-Welle. Diese stellt einen bestimmten Ton in der analogen Welt dar. Zum Beispiel wenn Sie auf einem Klavier eine einzige Taste drücken, entsteht eine Schallwelle (eine Summe aus Sinuswellen, diese Welle sieht dann auf dem Bildschirm dargestellt nicht mehr so schön aus, wird für unser Ohr aber als schön wahrgenommen).\\ 
-Diese Welle ist kontinuierlich, das heisst, dass es zwischen zwei Punkten auf der Welle immer unendlich viele Zwischenpunkte gibt und keine Lücken, denn zu jedem erdenklichen Zeitpunkt ist der Schall da. Die Welle besteht analog also aus unendlich vielen Punkten. Wenn wir diesen Ton nun digital abspeichern wollen, dann haben wir wiederum das Problem, dass wir nicht unendlich viele Punkte abspeichern können. Das Signal wird beim Digitalisieren also diskret, das heisst es gibt Sprünge, wie wir auf der rechten Seite der Abbildung erkennen können. Die senkrechten Stücke der Kurve gibt es eigentlich nicht, es ist das Wechseln zwischen zwei Signalstärken. \\ \\ +Diese Welle ist kontinuierlich, das heisst, dass es zwischen zwei Punkten auf der Welle immer unendlich viele Zwischenpunkte gibt und keine Lücken, denn zu jedem erdenklichen Zeitpunkt ist der Schall da. Die Welle besteht analog also aus unendlich vielen Punkten. Wenn wir diesen Ton nun digital abspeichern wollen, dann haben wir wiederum das Problem, dass wir nicht unendlich viele Punkte abspeichern können. Das Signal wird beim Digitalisieren also diskret, das heisst es gibt Sprünge, wie wir auf der rechten Seite der Abbildung erkennen können. Die senkrechten Stücke der Kurve gibt es eigentlich nicht, es ist das Wechseln zwischen zwei Signalstärken. \\ \\ 
  
-Bei der analogen Darstellung können die Daten lückenlos wiedergegeben werden, da die Kurve kontinuierlich aus unendlich vielen Datenpunkten besteht.Bei der digitalen Darstellung hängt die Genauigkeit von der Abtastrate ab, d.h. wie klein die gewählten Timeslots sind, für welche eine Signalstärke gewählt wird. Der Ausdruck Sampling bezeichnet dann das Zusammensetzen dieser digital gespeicherten Tonaufnahmen.+Bei der analogen Darstellung können die Daten lückenlos wiedergegeben werden, da die Kurve kontinuierlich aus unendlich vielen Datenpunkten besteht. Bei der digitalen Darstellung hängt die Genauigkeit von der Abtastrate ab, d.h. wie klein die gewählten Timeslots sind, für welche eine Signalstärke gewählt wird. Der Ausdruck Sampling bezeichnet dann das Zusammensetzen dieser digital gespeicherten Tonaufnahmen.
 {{ youtube>damygTu1O6I }} {{ youtube>damygTu1O6I }}
  
 Wird ein Ton (Musik, Podcast) digitalisiert und gespeichert, gibt es immer ein Abwägen zwischen Audioqualität und Dateigrösse. \\  Wird ein Ton (Musik, Podcast) digitalisiert und gespeichert, gibt es immer ein Abwägen zwischen Audioqualität und Dateigrösse. \\ 
-Denn je kleiner die Audiodatei, desto schlechter klingt sie. Geläufig sind heute meist die zwei verschiedene Formate MP3 und WAV. WAV Dateien werden ohne jede Kompression abgespeichert, und somit auch keinerlei Verlust beim Exportieren zu haben. Dafür können sie ziemlich groß sein. Wird die Datei als MP3 abgespeichert, wird diese ca. 80% kleiner. Dies wird mit einer Reduktion der Audioqualität erreicht. Der Trick dabei ist, dass - zumindest in der Theorie - nur die Bestandteile aus der Audiodatei entfernt werden, die unhörbar sind. Für größere Datenraten (die immer noch viel kleiner als ein WAV sind) trifft das auch zu. Je kleiner die Dateien werden, desto mehr wird die Kompression hörbar. +Denn je kleiner die Audiodatei, desto schlechter klingt sie. Geläufig sind heute meist die zwei verschiedene Formate MP3 und WAV. WAV-Dateien werden ohne jede Kompression abgespeichert, und somit auch keinerlei Verlust beim Exportieren zu haben. Dafür können sie ziemlich groß sein. Wird die Datei als MP3 abgespeichert, wird diese ca. 80% kleiner. Dies wird mit einer Reduktion der Audioqualität erreicht. Der Trick dabei ist, dass - zumindest in der Theorie - nur die Bestandteile aus der Audiodatei entfernt werden, die unhörbar sind. Für größere Datenraten (die immer noch viel kleiner als ein WAV sind) trifft das auch zu. Je kleiner die Dateien werden, desto mehr wird die Kompression hörbar. 
-<WRAP center round todo 80%> +<WRAP nicebox green> 
-**Aufgabe 5**\\ +**Auftrag 12**\\ 
 [[https://youtu.be/3VkW0FY_emA | Hier]] findest du ein Musikstück in verschiedenen Qualitäten.  [[https://youtu.be/3VkW0FY_emA | Hier]] findest du ein Musikstück in verschiedenen Qualitäten. 
   - Ab wann ist das Musikstück "gut hörbar"?   - Ab wann ist das Musikstück "gut hörbar"?
   - Recherchieren Sie kurz, was 'kbps' bedeutet.    - Recherchieren Sie kurz, was 'kbps' bedeutet. 
-  - Was muss somit beachtet werden, wenn Sie als Hausaufgabe einen Podcast machen müssten und diesen bearbeiten und dann abspeichern sollten? Notieren Sie auf Onenote die wichtigsten Erkenntnisse. +  - Was muss somit beachtet werden, wenn Sie als Hausaufgabe einen Podcast machen müssten und diesen bearbeiten und dann abspeichern sollten? Notieren Sie auf OneNote die wichtigsten Erkenntnisse.
-  - Zusatzlinks: [[https://www.wissenswerkstatt.net/2009/digital-ist-besser-uber-vinyl-cds-mp3s-und-die-macht-der-horgewohnheiten/#identifier_0_990 |Hier]] ein Bericht, warum mehr und mehr das MP3 "besser" klingt als das WAV. +
 </WRAP> </WRAP>
  
  
 {{ :gf1:ton_schallplatte_ect.png?nolink&200|}} {{ :gf1:ton_schallplatte_ect.png?nolink&200|}}
-Musik oder Klänge in digitaler Form können auf verschiedenen Speichermedien gespeichert werden (CD, USB-Stick, Cloud, SD-Karte, Auf dem Gerät - Computer, Tabelt oder Telefon. \\+Musik oder Klänge in digitaler Form können auf verschiedenen Speichermedien gespeichert werden (CD, USB-Stick, Cloud, SD-Karte, Auf dem Gerät - Computer, Tablet oder Telefon. \\
 Musik kann und konnte schon viel früher in analoger Form gespeichert werden. Vor allem die **Schallplatten** (auch Vinyls oder LPs genannt) setzten sich durch. Beim "Beschreiben" der Platte wird der Ton vereinfacht gesagt direkt als Welle in die Rille der Platte geschrieben. \\  Musik kann und konnte schon viel früher in analoger Form gespeichert werden. Vor allem die **Schallplatten** (auch Vinyls oder LPs genannt) setzten sich durch. Beim "Beschreiben" der Platte wird der Ton vereinfacht gesagt direkt als Welle in die Rille der Platte geschrieben. \\ 
 Viele Plattenliebhaber sind heute noch davon überzeigt, dass diese Schallplatten die Musik in der besseren Qualität abspielen, da sie wie gesagt das nicht verlustbehaftete analoge Originalsignal abspielen und nicht wie über die Streamingdienste (oder via MP3) eine digitale Version davon. \\  Viele Plattenliebhaber sind heute noch davon überzeigt, dass diese Schallplatten die Musik in der besseren Qualität abspielen, da sie wie gesagt das nicht verlustbehaftete analoge Originalsignal abspielen und nicht wie über die Streamingdienste (oder via MP3) eine digitale Version davon. \\ 
 Neben den Schallplatten gab es in den 70er bis 90er Jahren oft auch die **Tonkassetten**, auch Kompaktkassetten genannt, welche ein elektromagnetisches Band zum Aufzeichnen und auch wiedergeben von Ton aufgerollt haben. Im Vergleich zur Schallplatte hatte die Kassette den Vorteil, dass Sie sehr bedienerfreundlich, robust und vor allem selbst bespielbar war. Diese Kompaktkassette ist hier genannt für alle Variationen von Speichermedien mit Magnetband. Neben den Schallplatten gab es in den 70er bis 90er Jahren oft auch die **Tonkassetten**, auch Kompaktkassetten genannt, welche ein elektromagnetisches Band zum Aufzeichnen und auch wiedergeben von Ton aufgerollt haben. Im Vergleich zur Schallplatte hatte die Kassette den Vorteil, dass Sie sehr bedienerfreundlich, robust und vor allem selbst bespielbar war. Diese Kompaktkassette ist hier genannt für alle Variationen von Speichermedien mit Magnetband.
  
-> Als Zusatz [[https://www.youtube.com/watch?v=J6sadFzrzbA&ab_channel=cwtv1969 |hier]]  einen Beitrag zum Wiedergabeklang eine Schallplatte und einer CD. +<WRAP nicebox blue> 
 +  * Als Zusatz [[https://www.youtube.com/watch?v=J6sadFzrzbA&ab_channel=cwtv1969 |hier]]  einen Beitrag zum Wiedergabeklang eine Schallplatte und einer CD.  
 +  * [[https://www.wissenswerkstatt.net/2009/digital-ist-besser-uber-vinyl-cds-mp3s-und-die-macht-der-horgewohnheiten/#identifier_0_990 |Link 1]] ist ein Bericht, warum mehr und mehr das MP3 "besser" klingt als das WAV. 
 +  * [[https://www.planet-wissen.de/video-so-entstehen-schallplatten-100.html |Link2]] zeigt, wie eine Schallplatte (analoger Tonträger) entsteht und vieles mehr. 
 +  * Wenn Sie mehr über Audiokassetten wissen möchte, kann [[https://de.wikipedia.org/wiki/Kompaktkassette |bei Wikipedia]] und [[https://blog.teufel.de/musikkassette/|bei diesem Audiohändler]]  nachlesen. 
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 <panel title="Neues Wissen - Fragen zu Lernzielen"> <panel title="Neues Wissen - Fragen zu Lernzielen">
-  * **Digital und Analog an Beispielen:** Kann ich den Unterschied zwischen analogen und digitalen Informationen erklären und anhand eines jeweiligen Beispieles ausführlich erläutern?+  * **Digital und Analog an Beispielen:** Kann ich den Unterschied zwischen analogen und digitalen Informationen erklären und anhand eines jeweiligen Beispiels ausführlich erläutern?
   * **Punkte digitalisieren:** Kann ich ein Verfahren vorschlagen und erklären, um einen „analogen“ Punkt zu digitalisieren, kenne ich den Nutzen und die Grenzen dieses Verfahrens?   * **Punkte digitalisieren:** Kann ich ein Verfahren vorschlagen und erklären, um einen „analogen“ Punkt zu digitalisieren, kenne ich den Nutzen und die Grenzen dieses Verfahrens?
    
  • gf1/analogdigital.1691775547.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2023/08/11 19:39
  • von marroc