Rappresentazione delle immagini

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Maria Teresa Spina
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1 Rappresentazione delle immagini Le immagini sono informazioni continue in tre dimensioni: due spaziali ed una colorimetrica. Per codificarle occorre operare tre discretizzazioni. Due discretizzazioni spaziali riducono l immagine ad una matrice di punti colorati, detti pixel. La terza discretizzazione limita l insieme di colori che ogni pixel può assumere. 1/19 Esempio: Livelli di grigio La codifica associa un unico codice ad un intervallo di livelli di grigio Tutti i livelli di grigio all interno dell intervallo vengono codificati allo stesso modo comportando una perdita di informazione Il livello di grigio originale non può essere ricostruito in maniera esatta dal codice binario 2/19

1/19 Esempio: Livelli di grigio 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 La codifica associa un unico codice ad un intervallo di livelli di grigio Tutti i

2 Esempio: Dimensione size = nx ny log2 Livello di grigio n lev n lev n x x n y y pixel Un'immagine di 100X100 pixel a 256 colori richiede 10,000 byte (10 Kb) per essere rappresentata. 3/19 Esempio immagini bitmap 4/19

3 Immagini vettoriali La grafica vettoriale scompone in gruppi logici di componenti (linee, cerchi, rettangoli, ecc. ) Le forme vengono memorizzate in termini di coordinate e colori dei vari elementi geometrici che le compongono Durante la visualizzazione, coordinate e colori vengono utilizzati per ricreare l immagine La grafica vettoriale e comunemente usata nei disegni, disegni animati e nella grafica lineare in generale 5/19 Esempio: Oggetti lineari (x6,y6) (x4,y4) (x5,y5) (x2,y2) (x3,y3) (x1,y1) (x0,y0) Immagine = x0,y0,x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5,x6,y6,rosso 6/19

coordinate e colori vengono utilizzati per ricreare l immagine La grafica vettoriale e comunemente usata nei disegni, disegni animati e nella

4 Esempio immagini vettoriali 7/19 Codifica di un filmato video size = srate T ssize = srate T log2 n col n n x y color s rate = frame rate n col = numero di colori n x n y = dimensione del frame n y time n x Filmato di 10 minuti a 25 frame al secondo, con risoluzione di 100x100 pixel a 256 colori: dimensione complessiva di 600x25x100x100x8 = 1.2Gbit. 8/19

dimensione del frame n y time n x Filmato di 10 minuti a 25 frame al secondo, con

5 Segnali analogici Si definisce analogico un procedimento che rappresenta un fenomeno con continuità, per esempio: un orologio classico che con il moto regolare della lancetta segna il trascorrere del tempo in modo continuo; oppure un termometro che rappresenta la temperatura con una lancetta; 9/19 Segnali digitali E digitale un procedimento che rappresenta lo stesso fenomeno traducendolo in cifre (dall'inglese digit, cifra) e quindi in modo discontinuo, come per esempio avviene in un orologio a cristalli liquidi numerico nel quale la stessa durata temporale viene misurata da una successione di scatti. 10/19

Segnali digitali E digitale un procedimento che rappresenta lo stesso fenomeno traducendolo in cifre (dall'inglese digit, cifra) e quindi in modo

6 Vantaggi del digitale Immunità agli errori Un segnale digitale essendo costituito da un insieme di 0 e di 1 e molto robusto. Anche se notevolmente distorto dalla presenza di interferenze, difficilmente uno 0 verrà confuso con un 1 e viceversa. Economia In termini di spazio, tempo, potenza dissipata e costo monetario Versatilità Si presta facilmente a qualsiasi tipo di elaborazione numerica 11/19 Conversione Analogico/Digitale (ADC) Un segnale analogico per poter essere elaborato da un calcolatore deve essere convertito in un opportuno formato digitale Analog to Digital Conversion (ADC) ADC Campionamento Quantizzazione Codifica 12/19

Economia In termini di spazio, tempo, potenza dissipata e costo monetario Versatilità Si presta facilmente a qualsiasi tipo di elaborazione numerica 11/19

7 Codifica di segnali analogici Segnale: Quantità fisica che varia nel tempo Analogico: tempo-continuo, valore-continuo Digitale: tempo-discreto, valore-discreto La codifica digitale di un segnale continuo comporta: Campionamento(discretizzazione nel tempo) Quantizzazione (discretizzazione nel valore) size = s T rate s size frequenza di campionamento Durata Dimensione del campione 13/19 Esempi di segnali analogici 14/19

comporta: Campionamento(discretizzazione nel tempo) Quantizzazione (discretizzazione nel valore) size = s

8 Campionamento e quantizzazione codifica valore tempo File finale = /19 Campionamento e quantizzazione codifica valore tempo File finale = /19

finale = 001-010-101-110-110-010-001-010-011-110-111-010-001-100-011-110-101-010-001 16/19

9 Codifica del suono Il suono è un segnale analogico tempocontinuo Un'onda sonora non è altro che una successione di rarefazioni e compressioni di piccole porzioni d'aria 17/19 Una descrizione del suono Il suono prodotto da un altoparlante e prodotto dalla vibrazione di una membrana. Descrivendo la posizione della membrana nel tempo (e quindi il suo spostamento) a tutti gli effetti descriviamo il suono. S 0 tempo Il suono percepibile dall orecchio umano viene riprodotto fedelmente se la frequenza di campionamento (il numero di campioni in un secondo) è non inferiore a 30KHz. Lo standard telefonico prevede un campionamento a 8KHz ed una quantizzazione a 256 livelli (codificati con 8 bit). Quindi per ogni secondo di conversazione servono 64Kbit Questo tipo di codifica e comunemente utilizzato nel formato WAVE 18/19

Descrivendo la posizione della membrana nel tempo (e quindi il suo spostamento) a tutti gli effetti descriviamo il suono.

10 Formato MIDI (Musical Instrument Digital Interface) Il formato MIDI ha, tra i formati audio, lo stesso ruolo che, tra i formati grafici, ha il formato vettoriale. Un file MIDI non è una registrazione sonora Contiene comandi che, quando eseguiti, producono dei suoni (mediante un sintetizzatore hardware o software). I file MIDI, per questo motivo, sono molto piccoli rispetto ai file audio, ma riproducono un suono "sintetico", non registrato. Un file MIDI ha una forma del tipo: Suona la nota x per un tempo t con lo strumento y 19/19

Un file MIDI non è una registrazione sonora Contiene comandi che, quando eseguiti, producono dei suoni (mediante un sintetizzatore

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