Come si passa dalle immagini reali alle informazioni digitali. Il funzionamento di una fotocamera digitale
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- Giuseppina Longo
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1 Come si passa dalle immagini reali alle informazioni digitali Il funzionamento di una fotocamera digitale
2 Che cosa è il pixel In computer grafica, con il termine pixel (contrazione della locuzione inglese picture element) si indica ciascuno degli elementi puntiformi che compongono la rappresentazione di una immagine raster digitale, ad esempio su un dispositivo di visualizzazione o nella memoria di un computer.
3 Sensore delle immagini Il funzionamento di una fotocamera digitale è molto simile a quello di una fotocamera tradizionale a pellicola. Ambedue contengono un obiettivo, un diaframma ed un otturatore. Le lenti mettono a fuoco il fascio luminoso all'interno della camera, il diaframma si apre creando un foro di diametro variabile, e l'otturatore controlla il tempo di esposizione. Questo meccanismo (diametro del diaframma x il tempo) controlla esattamente la quantità di luce che entra nella camera e colpisce il sensore. Un sensore (CCD) è un elemento elettronico composto da minuscoli sensori che genera una differenza elettrica analogica proporzionale all'intensità di luce che lo colpisce.
4 Sensore delle immagini Qui sotto un disegno che rappresenta un ingrandimento dei suoi pixel, ognuno dei quali cattura una porzione dell'immagine finale. Come si può notare, i pixel verdi sono in numero doppio rispetto ai rossi e ai blu. Infatti i nostri occhi sono più sensibili al colore verde, che quindi deve essere riprodotto con maggiore accuratezza.
5 Cosa rilevano i sensori i pixel del sensore possono registrare solo l'intensità della luce, non il suo colore. Ogni singolo pixel colpito dalla luce può produrre una scala di valori che dipende da quanti bit utilizzo per rappresentarli: se uso 1 bit posso dire bianco o nero Se uso 2 bit posso dire 4 livelli diversi di intensità diversi Se uso 3 bit 8 livelli, etc..
6 I colori Il sistema additivo RGB (Red-Green-Blue) usato per i monitor e la TV. I colori aggiungono luce ad uno sfondo nero Se si sovrappongono i tre colori primari additivi di eguale intensità, si forma il bianco. Con la sovrapposizione di due colori si formano rispettivamente i colori cyanogiallo e magenta (CYM).
7 Dal bianco/nero al colore Poiché la luce solare bianca è composta dai tre colori di base, basta mettere un filtro rosso, o verde o blu, sopra ogni pixel per scomporre la luce nei tre canali di colore e ottenere immagini colorate
8 Digitalizzazione del suono
9 Digitale e analogico (rappresentazione dei dati) I dati possono essere rappresentati in due modalità a seconda dei mezzi fisici utilizzati: Analogicoquando esiste un analogia diretta tra valori della grandezza e i dati da rappresentare (contachilometri della macchina, quadrante e lancette dell orologio) calcolo visivo per analogia Digitalemodalità di rappresentazione con la quale il dato viene codificato impiegando entità distinte individualmente (esempio singole cifre) e organizzate secondo un codice (display di cifre, semaforo.)
10 Digitale e analogico (manipolazione dei dati) I dati possono essere manipolati in due modalità a seconda dei mezzi fisici utilizzati: Analogicoquando esiste un analogia diretta tra valori della grandezza e i dati da manipolare (registrazione di un suono su una cassetta musicale tradizionale) Digitalemodalità di manipolazione con la quale il dato viene codificato impiegando entità distinte individualmente (esempio singoli bit) e organizzate secondo un codice (codice binario.)
11 analogico Una grandezza fisica durante la manipolazione non viene convertita, rimane la stessa, viene ingrandita, rimpicciolita, distorta, senza mai essere decomposta prima dopo
12 digitale Una grandezza fisica durante la manipolazione viene convertita, viene decomposta, per poi, se necessario, essere riconvertita nel formato originale prima dopo
13 La conversione da analogico digitale consiste nel fotografare ad intervalli regolari il segnale continuo e assegnare, ai campioni acquisiti, una sequenza di 0 ed 1. La frequenza con cui sono presi i campioni deve essere almeno il doppio della banda del segnale considerato. La figura 2 mostra il processo di campionamento di una forma d'onda sinusoidale.
14 digitale Misuro il valore della grandezza dopo un certo tempo, poi utilizzo un certo numero di cifre per rappresentare ogni valore rilevato. Sequenza di valori rilevati: etc più valori rilevo meglio è Poi trasformo ogni singolo valore in una sequenza di bit che lo rappresenta, se ho a disposizione pochi bit allora i numeri che posso rappresentare sono pochi quindi faccio delle approssimazioni, se ho molti fili (bit) riesco ad essere più preciso Vantaggi: quando trasmetto l informazione, sono sicuro di non perdere niente Svantaggi: quando codifico l informazione, posso perdere qualcosa
15 mp3 Il fenomeno del MP3 ha rivoluzionato il mondo di Internet che non è più stato lo stesso. Un formato che riduceva un file audio da 40Mb a 4 non si era mai visto prima di allora. Bene, la maggior parte di questa "magia" risiede in una scienza chiamata psicoacustica e una serie di complicatissimi calcoli matematici.
16 mp3 L'audio non compresso così come quello dei CD, memorizza più dati di quanti il nostro cervello possa elaborare e percepire. Ad esempio, se due note sono molto simili e vicine tra loro, il tuo cervello percepirà solo una di queste. Se c'è un suono forte ed uno debole il tuo cervello percepirà quello più forte. il tuo cervello allora non riuscirà ad ascoltare il suono più piccolo. Lo studio di questi fenomeni e della nostra percezione sonora è chiamato psicoacustica.
17 mp3 La tecnologia di compressione MP3 analizza il suono e lo divide, confrontandolo con dei modelli sonori compresi nel compressore stesso. Eliminerà la maggior parte dei suoni che non corrispondono ai modelli sonori e manterrà quelli che coincidono. La persona che effettua la compressione può specificare il numero di bit che verranno allocati per ogni secondo di musica: maggiore sarà il numero di bit e meno dati verranno cancellati; con pochi bit invece dovranno essere cancellati un maggior numero di suoni.
18 mp3 Questo genere di compressione è definita lossy, ovvero una compressione con perdità di qualità. I file MP3 sono composti da una serie di frame (fotogrammi) molto corti, come accade nel video, ed ogni frame è preceduto dall' header, contenente informazioni aggiuntive sui dati a venire. All' inizio o alla fine di un file MP3 ci sono le informazioni aggiuntive sul file come nome dell' artista, titolo della traccia, album, anno, genere e commenti: queste informazioni sono chiamate dati ID3 (tag).
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