Informatica per la comunicazione" - lezione 5 -

Transcript

1 Informatica per la comunicazione" - lezione 5 -

2 0 1 2 Come si sarà notato, nella tabella che permette la codifica dei colori, non tutte le sfumature sono presenti. Basta prendere due quadrati adiacenti e immaginare di prendere il colore intermedio: esso non è chiaramente presente nella tabella, quindi non è un colore codificato.!

3 Questo vuole dire che solo una piccola parte dei colori presenti nello spettro dell arcobaleno può essere codificato. Numerosissime sfumature (infinite, per essere precisi) rimangono tagliate fuori dalla codifica. D altronde non è pensabile di avere una tabella di dimensioni infinite per accomodare le infinite sfumature dei colori.!

4 Questo è il problema della conversione dall analogico al digitale : la codifica di fenomeni fisici comporta sempre una perdita di informazione. Volendo fare un parallelo con la matematica, i fenomeni fisici sono caratterizzati da sfumature infinitesimali analoghe ai numeri reali, mentre le codifiche sono corrispondenze con i numeri naturali, che, pur essendo infiniti, sono comunque molto minori di quelli reali e non riescono a fungere da riferimenti alle suddette sfumature.! Analogico vs. Digitale E il discorso delle persone che dicono che guardare una foto non potrà mai eguagliare la visione del vero. In realtà, tridimensionalità a parte, le codifiche attuali di colori arrivano a catturare milioni di sfumature, molte delle quali indistinguibili all occhio umano. Quindi, seppur con perdite, le codifiche ci permettono di avere delle approssimazioni più che buone della realtà.!

5 Abbiamo menzionato prima che la foto dettagliata dei dolci da luogo a una sequenza codificata di numeri molto più lunga di quella relativa al disegno molto semplice di SuperMario. Le lunghezze delle codifiche naturalmente dipendono da che cosa viene codificato: maggiore è l informazione da codificare, più lungo è il risultato, e infatti la foto dei dolci (con tutti i dettagli e le sfumature dati dai 12 milioni di pixel) sicuamente occupa più spazio nel computer che il disegno di SuperMario (che, di fatto, è una sequenza di 16 x 12 pixel).! Compressione Vi sono, però, modi diversi di descrivere la sequenza di pixel codificati, e, se scegliamo in maniera accorta, possiamo ottenere una descrizione più breve della stessa sequenza, in modo da farle occupare meno spazio sul computer, e anche risparmiare tempo nel trasmetterla da un computer all altro. Chiamiamo compressione un modo per ottenere sequenze di simboli che descrivono una particolare informazione in maniera più breve del semplice elenco delle codifiche di ciascun elemento che la compone.!

6 pixel bianco, pixel verde, pixel verde, pixel giallo, pixel giallo, pixel giallo, pixel giallo, pixel verde, pixel verde, pixel verde, pixel verde, pixel bianco " 1 pixel bianco, " 2 pixel verdi, 4 pixel gialli, 4 pixel verdi, 1 pixel bianco " La descrizione dell immagine di SuperMario, ad esempio, può essere compressa descrivendone i pixel come mostrato nel secondo riquadro rosso.! Qualunque tipo di informazione che può essere codificato, può essere compresso. Il rapporto di compressione, ossia quanto riusciamo a sintetizzarne la descrizione, dipende dal contenuto dell informazione. (Immaginate di dover descrivere un rettangolo 16 x 12 tutto bianco. Come fareste?)!

7 Vediamo ora come funziona la codifica che permette di avere musica sul computer.! 8"

8 forma / timbro" ampiezza / volume" frequenza / altezza"

9 I suoni, e quindi anche la musica, sono dovuti a vibrazioni dell aria (o di un qualsiasi mezzo*) che si propagano sotto forma di onde e che, colpendo i nostri timpani, danno luogo a ciò che noi percepiamo con le nostre orecchie. Le onde sonore sono caratterizzate da un ampiezza (che determina l intensità del suono: più è ampia l onda più è forte il suono), una frequenza (che determina l altezza della nota: note alte corrispondono a frequenze alte), e da una forma (che determina il timbro del suono: la mia voce, quella di Giovanna, pianoforte, violino, piatti )! *nel vuoto i suoni non si propagano!

10 Campionamento La codifica dei suoni si basa sulla codifica delle onde che li producono, a sua volta basata su una procedura chiamata campionamento.!

11 Il campionamento consiste nel considerare l onda che costituisce il suono solo in determinati istanti temporali. Immaginate di descrivere l onda del suono (con la sua ampiezza, frequenza, e forma) in un piano cartesiano, e di considerare solo determinati punti di tal curva.! A tali punti corrispondono, nel piano cartesiano, delle precise coordinate, il cui valore numerico viene usato come codifica del suono campionato. La sequenza delle codifiche dei campioni costituisce la codifica dell intera informazione sonora rappresentata dall onda.!

12 frequenza di campionamento" Non c è un criterio universale per stabilire la distanza tra un campione e l altro (o il suo inverso, noto come frequenza di campionamento ). E facile immaginare che a campioni più vicini tra di loro (frequenza di campionamento maggiore) corrisponda una codifica più lunga, ed anche una ricostruzione più fedele alla curva originale. Anche nel caso delle codifiche di suoni e musica, ci sono metodi di compressione per sintetizzarne la descrizione. I famosi file MP3 si chiamano in questo modo perché prendono il nome da una specifica tecnica di codifica dei suoni con compressione. Anche in questo contesto vi sono persone che affermano che il suono di un MP3 su un computer non eguaglierà mai la qualità di un concerto dal vivo: è tutta una questione di approssimazioni.!

13 La codifica di un suono serve a farlo elaborare a un computer (ad esempio, per permettere il trasferimento di un brano dal negozio online itunes al nostro computer). Noi, però, anche nell era digitale, continuiamo ad ascoltare con le nostre orecchie, e per far sì che il nostro ascolto sia possibile, necessitiamo di onde sonore che si propagano nell aria. Si rende necessaria, dunque, una riconversione dalla codifica numerica alle onde sonore: abbiamo cioè bisogno di altoparlanti che, comandati dai segnali elettrici prodotti dal computer secondo i numeri contenuti nella codifica del brano, fanno vibrare delle membrane che producono onde che noi percepiamo come suoni e musica.! analogico vs. digitale, di nuovo"

14 Vediamo infine come procedere per codificare i filmati.! 8"

15 In realtà, avendo a disposizione le tecniche di codifica delle immagini e dei suoni, è facile immaginare che esse si possono combinare per creare codifiche di filmati.! +" =" Servono solo delle tecniche aggiuntive per tener conto della sincronizzazione tra immagini e suoni, e dell eventuale compressione basata sull idea di non descrivere tutti i pixel di ciascuna immagine, ma di descrivere quella iniziale e poi di concentrarsi sull differenze tra un immagine e la successiva (compressione migliore con fotogrammi molto simili, compressione peggiore con cambio di scena).! + "