Lezione 8: La rappresentazione dell informazione Multimediale le Immagini Venerdì 30 Ottobre 2009

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1 Università di Salerno Corso di FONDAMENTI DI INFORMATICA Corso di Laurea Ingegneria Meccanica & Ingegneria Gestionale Mat. Pari Docente : Ing. Secondulfo Giovanni Anno Accademico Lezione 8: La rappresentazione dell informazione Multimediale le Immagini Venerdì 30 Ottobre 2009

2 Quando un informazione deve essere rappresentata da una grandezza fisica, ci sono due modi di procedere: RAPPRESEN TAZI ON E AN ALOGI CA L informazione è rappresentata da una grandezza continua nel tempo il cui valore è proporzionale al valore dell informazione RAPPRESEN TAZI ON E DI GI TALE L informazione è rappresentata da una grandezza a due valori, che costituiscono una codifica in termini di bit dell informazione 2

3 Esem pio di segnale analogico 3

4 Esem pio di segnale digitale 4

5 Vantaggi dei segnali digitali Maggiore capacità di eliminare il rumore Possibilità di trattare il segnale mediante circuiti basati su porte logiche Possibilità di elaborare i segnali attraverso computer Vantaggi dei segnali analogici A parità di costo, maggiore velocità di elaborazione A parità di velocità di elaborazione, costo più basso 5

6 I computer sono basati su una rappresentazione digitale delle informazioni Oltre ai computer, altri dispositivi usano una rappresentazione digitale: Telegrafo, Lettori CD e DVD, Cellulari GSM, Videocamere DV, Decoder per TV satellitare, Impianti Dolby Surround etc etc. Poiché il mondo fisico in cui viviamo è analogico, gli strumenti digitali hanno bisogno di convertitori Analogico/Digitale e Digitale/Analogico per interagire con il mondo... 6

7 Le immagini, come tutte le informazioni gestite dal computer, devono essere rappresentate attraverso sequenze di bit. Esistono diversi modi per codificare un immagine in bit, e le differenti codifiche hanno un impatto sulla qualità, sulle dimensioni e sull utilizzabilità delle immagini. I formati di rappresentazione si dividono in due famiglie: rappresentazioni RASTER e VECTOR. 7

8 Il termine raster (= trama, reticolo, griglia) trae origine dalla tecnologia televisiva analogica, ovvero dal termine che indica le righe orizzontali (dette anche scan line) dei televisori o dei monitor). In computer grafica, indica la griglia ortogonale di punti che costituisce un'immagine raster. Nella grafica raster l'immagine viene vista come una scacchiera e ad ogni elemento della scacchiera, chiamato pixel, viene associato uno specifico colore. Il colore può essere definito con due tecniche: se l'immagine contiene pochi colori (massimo 256) si crea un elenco dei colori da utilizzare e nella scacchiera viene inserito l'indice che punta allo specifico colore del pixel; nel caso si vogliano utilizzare molti più colori il singolo pixel non definisce più l'indice a una tavolozza di colori ma definisce il colore direttamente. Il colore viene definito come un'unione delle componenti blu, rossa e verde. Questo non è l'unico modo di definire un colore, esistono molti modi che vengono chiamati spazi di colore ma nel caso delle immagini generate al computer il sistema RGB (RED Rosso, GREEN verde BLUE Blu) è il più diffuso dato che le schede grafiche lo utilizzano nativamente per generare il segnale da visualizzare con il monitor. 8

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10 Per rappresentare un immagine all interno del computer, l immagine viene suddivisa in una griglia rettangolare di puntini detti pixel (picture element). 10

11 Il numero di pixel in cui è divisa l immagine (in orizzontale e in verticale) costituisce la risoluzione dell immagine. 256 x x 64 11

12 Con il termine risoluzione si indica anche il rapporto tra il numero di pixel e le dimensioni fisiche dell immagine visualizzata o stampata. In tal caso la risoluzione si misura in DPI (Dots Per Inch = punti per pollice, dove 1 pollice = 2.54 cm). Immagini sullo schermo: dpi Stampe amatoriali: dpi Stampe professionali: dpi 12

13 Una caratteristica dei formati raster è che le operazioni di zoom comportano una perdita di risoluzione: Zoom Zoom+filtraggio La scalettatura si può eliminare con opportune operazioni di filtraggio, ma in questo modo l immagine risulta sfocata... 13

14 I dispositivi di acquisizione di immagini (es. scanner, fotocamere digitali) producono immagini in formato raster. Inoltre numerosi programmi di disegno e ritocco di immagini si basano su questo tipo di rappresentazione. 14

15 L immagine è rappresentata attraverso una serie di primitive geometriche (es. cerchio[x1, y1, r], linee, poligoni, ecc. di cui vengono memorizzati i parametri necessari (es. per i poligoni coordinate degli estremi)). 15

16 Molti programmi di disegno (soprattutto per il disegno tecnico) usano formati vector. Occupano meno spazio Più facili da modificare geometricamente Possono essere ingrandite senza perdita in risoluzione a differenza di quanto visto per il formato raster Talvolta si usano programmi di conversione raster to vector Zoom 16

17 Nel caso più semplice, ciascun pixel è rappresentato da 1 bit (B/ W =bianco / nero) 1 bit per pixel Un immagine raster a 1bpp viene detta bitmap.. Talora bitmap è usato impropriamente come sinonimo di raster 17

18 Usando più bit per pixel, è possibile rappresentare livelli di grigio intermedi (grayscale)( 8 bit per pixel = livelli di grigio 18

19 Rappresentazione del colore Ciascun colore viene rappresentato scomponendolo nei tre colori fondamentali (RGB=Red,( Green, Blue ). A ciascuna componente è assegnato un peso, espresso da un numero che può essere codificato in termini di bit. Se ogni pixel contiene la codifica completa RGB, il formato è anche detto true- color 19

20 Esem pi R=17, G=202, B=219 R=255, G=80, B=80 R=184, G=245, B=11 R=255, G=80, B=200 20

21 La qualità cromatica dipende dal numero di bit per pixel 24 bit per pixel (8R, 8G, 8B)=16 milioni di colori 3 bit per pixel= 8 colori 21

22 Un immagine vale più di mille parole molti più bit di mille parole! Ma richiede anche 256x256 pixel, 24 bit per pixel = 192 Kbyte! 22

23 Per ridurre lo spazio occupato da immagini e da altre informazioni molto voluminose sono stati sviluppati degli algoritm i di com pressione che sfruttano alcune forme di regolarità presenti nelle sequenze di bit (es. ripetizione di sottosequenze). Gli algoritmi di compressione funzionano su base statistica: possono ridurre il numero di bit nella maggior parte dei casi, ma vi sono dei casi in cui potrebbero aumentare il numero di bit richiesti! 23

24 Due tipi di algoritmi di compressione: Senza perdita di inform azione (lossless) Consentono di ricostruire esattamente la sequenza di bit originaria Con perdita di inform azione (lossy) Adatti per dati multimediali, in cui una piccola alterazione risulta impercettibile Fattore di compressione maggiore Possibilità di scegliere il fattore di compressione in funzione della qualità desiderata 24

25 GI F Compressione senza perdita Max. 8 bit per pixel (con palette) Trasparenza (color key) Consente di avere più immagini in un unico file (ANIGIF) L algoritmo di compressione è brevettato da Unisys, quindi ci potrebbero essere royalty da pagare per i programmatori... E adatto per semplici disegni, logo e piccole animazioni. 25

26 PN G Compressione senza perdita fino a 48 bit per pixel (con palette e true-color color) Trasparenza (alpha( channel) Progettato per sostituire il GIF, non è ancora altrettanto diffuso Adatto a disegni e logo. 26

27 JPEG Compressione con perdita 24 bit per pixel (true( true-color) Adatto alle immagini fotografiche Possibilità di scegliere il bilanciamento tra qualità e compressione E il formato più usato per immagini fotografiche, anche grazie all ottimo rapporto di compressione 27

28 TI FF A scelta: nessuna compressione, compressione senza perdita, compressione con perdita (basata su JPEG) 24 bit per pixel (true( true-color) Trasparenza (alpha( channel) Consente di inserire annotazioni all interno delle immagini Consente di avere più immagini in un file Le versioni compresse sono poco usate; la versione non compressa è spesso l output di dispositivi di acquisizione quando l utente richiede la massima qualità. 28

29 Esempi GIF 57 Kbyte JPEG Qualità 75% 20 Kbyte JPEG Qualità 10% 4 Kbyte 29

30 W MF: : Windows Meta File, poco diffuso al di fuori del mondo Windows. D XF: Drawing Exchange File, formato usato da AutoCAD per lo scambio di disegni. Adatto per disegni tecnici. SVG: Scalable Vector Graphics,, formato basato su XML, supporta animazioni, scripting e vari effetti speciali. SW F: Shockwave Flash, nato come formato proprietario per animazioni ed effetti speciali di MacroMedia Flash, molto usato in Internet. 30

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