Ingegneria Aerospaziale Prof. A. Palomba - Elementi di Informatica (E-Z) Rappresentazione caratteri Rappresentazioni immagini Rappresentazione suoni

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1 Ingegneria Aerospaziale Prof. A. Palomba - Elementi di Informatica (E-Z) 3 Rappresentazione caratteri Rappresentazioni immagini Rappresentazione suoni Lez. 3

2 Calcolatore e Informazione Tutti i dispositivi di un elaboratore sono realizzati con tecnologia digitale Corrente + Corrente Magnetismo + Magnetismo Luce presente (+) Luce assente (-) Dati ed operazioni sono codificati mediante sequenze di bit segnali digitali basati sulle cifre binarie 0 ed Con queste due sole cifre, usate in combinazioni diverse, rappresentabili tutti i dati, siano questi parole, numeri, immagini o filmati, suoni. Oggi, con la evoluzione tecnologica, molte informazioni nascono già in formato digitale (macchine fotografiche). Per molte altre è necessario procedere alla conversione da analogico a digitale. Lez. 3 2

3 L utilizzo della forma digitale per rappresentare le informazioni tra i tanti vantaggi annovera in primis : fedeltà della riproduzione trasmissione dell informazione a diversi tipi di dispositivi elettronici non influenza dal rumore Di contro: Le grandezze reali di tipo continuo nella rappresentazione digitale sono soggette ad una approssimazione dipendente dal processo di trasformazione continuo discreto. Lez. 3 3

4 Le varie forme dell informazione suoni filmati grafici immagini testi disegni Lez. 3 4

5 Testo Numeri Disegni Immagini Suoni IN IN OUT OUT dispositivi conversione calcolatore Sequenze di bit tastiera Caro Caratteri schermo Caro stampante Caro IN Sequenze bit OUT Caratteri 0000 (C) 0000 (a) 000 (r) 0 (o) Sequenze bit Lez. 3 5

6 Tipologia di trasmissione da e verso le periferiche Seriale I bit vengono trasmessi uno dopo l altro su un unico filo Parallela I bit dell ottetto (byte) vengono trasmessi in parallelo su 8 fili La trasmissione parallela è più veloce di quella seriale che deve contare otto bit per identificare l arrivo di un byte alla destinazione Lez. 3 6

7 Codifica caratteri Utilizzo di tabelle convenzionali standard (codici) che ad ogni carattere fanno corrispondere una determinata sequenza di bit. Codice ASCII Codice UNICODE Codice EBCDIC Codice ASCII American Standard Code for Information Interchange ASCII standard Codifica 28 simboli utilizzando 7 bit 7 =28) ASCII esteso Codifica 256 simboli utilizzando un byte per carattere (2 8 =256) Lez. 3 7

8 Tabella ASCII ASCII standard C ASCII esteso Lez. 3 8

9 Codice UNICODE I codici ASCII e EBCDIC progettati fondamentalmente in riferimento alla lingua inglese. Carenti per una utilizzazione nel rispetto delle multilingue esistenti.(ideogrammi della scrittura cinese, giapponese,..) La codifica UNICODE nasce per rappresentare ed unificare gli alfabeti di tutti i differenti linguaggi del pianeta. Utilizza una codifica a 6 bit (65535 rappresentazioni possibili) Nello standard versione 3.0 ne codifica 4994 I primi 256 sono quelli della codifica ASCII Codice EBCDIC Extended Binary Coded Decimal Interchange Code Codice ad 8 bit, obsoleto, utilizzato esclusivamente da calcolatori IBM di classe superiore (mini e mainframe) Lez. 3 9

10 La codifica della informazioni grafiche Due differenti tecniche : -Vettoriale -Bitmap (rasted) Grafica vettoriale Utilizza un insieme di oggetti grafici (primitive di base) quali: Ad ogni primitiva viene associato un numero di informazioni ad essa correlate (ad es. per tracciare un cerchio occorre fornire la posizione del centro ed il raggio; per una linea la posizione di partenza, la lunghezza e l angolazione) Circle 98,66,50 Polyline 0,48,88,52,88,48,0,48 Lez. 3 0

11 In ambienti di grafica vettoriale Primitiva comando Circle 98,66,50 Circle 98,96,60 se si ingrandisce o rimpicciolisce un cerchio variano solo i valori delle informazioni correlate all oggetto Grafica Vettoriale I programmi basati sulla tecnica vettoriale (comunemente etichettati con il termine draw) sono ampiamente utilizzati nella progettazione assistita dal computer C A D Computer Aided Based Tipici ambienti CAD: Progettazione meccanica Progettazione architettonica Progettazione industriale Grafica 3D Lez. 3

12 Vantaggi della tecnica vettoriale: Ridotti volumi di registrazione Possibilità di ingrandire, modificare gli oggetti Possibilità di visualizzare gli oggetti con prospettive diverse Possibilità di combinare oggetti e testo Rappresentazione bi-tridimensionale Ulteriore vantaggio della tecnica vettoriale Tutte le figure che compaiono in una composizione vettoriale mantengono la propria identità in termini di caratteristiche descrittive per cui sono possibili operazioni di modifica sul singolo componente Ovviamente la tecnica vettoriale non è idonea a rappresentare immagini con continue variazioni di colore quali ad esempio le fotografie (in tale caso è preferibile la tecnica bitmap) Lez. 3 2

13 Grafica Bitmap Suddivisione dell immagine in un reticolo di punti detti pixel (picture element) Ogni punto del reticolo viene codificato con uno o più bit a seconda che si tratterà di una immagine in bianco e nero o di una immagine a colori e con quanti colori rappresentabili Codifica in B/N sol bit per pixel 2 parametri fondamentali nella grafica bmp: -La profondità di colore di una immagine -La risoluzione Lez. 3 3

14 Profondità di colore : Il numero di colori diversi che possono essere presenti all interno di una immagine. Per una profondità di colore di 256 colori diversi, necessità l associazione a 8 bit per ogni pixel (2 8 =256). Per una profondità di bit. Risoluzione: Definisce il numero di punti * pollice (reticolo di pixel) secondo cui l immagine viene digitalizzata. Maggiore è il numero di pixel migliore la qualità dell immagine acquisita In una risoluzione video 640 * 480 in bianco e nero per la memorizzazione sono necessari byte bit B/N In una risoluzione video 640 * 480 ad 8 colori per la memorizzazione sono necessari byte 3 bit 8 colori Lez. 3 4

15 Dall utilizzo di questi due parametri si comprende subito quanto elevati siano -i volumi di registrazione di una immagine bmp. -Elevati tempi di trasmissione fra host Tecniche di compressione File File immagine immagine origine origine Compressore Compressore File File immagine immagine compresso compresso In fase di utilizzo necessaria decompressione Lez. 3 5

16 Diversi formati bitmap per memorizzare una immagine. Alcuni prevedono forme di compressione JPEG Alcune Alcune forme forme di di compressione compressione comportano comportano perdita perdita di di qualità qualità (Joint Picture Expert Group) Tagged Image File Format TIFF Graphics Interchange Format GIF Joint Photographers Expert Group JPEG Microsoft Bit Map BMP PC Paintbrush PCX Formato di compressione delle immagini con perdita di qualità più o meno sensibile in conseguenza del grado di compressione desiderato. Sopporta il true color (utilizzo di 6 milioni di colori) Il principio base del formato JPEG sta nella riduzione delle informazioni associate alle piccole variazioni di colore (impercettibili all occhio umano) Quanto più elevato è il grado di compressione,tanto più sfocata risulta l'immagine GIF Graphics Interchange Format Formato di compressione immagini con sensibile grado di compressione. L'algoritmo si fonda sulle sequenze di bit che si ripetono. Limitazione: sopporta solo 256 colori. Utilizzato per le animazioni Lez. 3 6

17 Immagine Definizione Colori Bit Occupazione Televisiva 720x Kb SVGA 024x ,5 Mb Fotografia 5000x M MB Lez. 3 7

18 Immagini in movimento L occhio umano ricostruisce l informazione di movimento se riceve una successione sufficientemente rapida di immagini fisse Cinema: 24 fotogrammi/sec TV: 25 o 30 fotogrammi/sec Lo standard MPEG (Moving Picture Expert Group) consente la codifica di ciascun frame fisso, oltre alla codifica di suoni, attraverso tecniche di Compressione Dei Dati. Senza compressione, min. di filmato a 24 fotogrammi /sec occuperebbe 644MB Lez. 3 8

19 La codifica dell audio Un Un segnale audio audio è un un segnale analogico che che può può essere essere rappresentato matematicamente come come una una funzione continua del del tempo tempo Mentre Mentre nelle nelle immagini è importante la la componente spaziale, (risoluzione e numero colori colori )) per il suono sono importanti il tempo e l intensità. La trasformazione da analogico a digitale si realizza tramite due operazioni campionamento quantizzazione Scheda sound blaster Lez. 3 9

20 campionamento a intervalli regolari di tempo, si osservano quali valori assume la funzione analogica e se ne conservano le osservazioni o campioni quantizzazione approssimazione dei campioni ad un certo numero prefissato di livelli a) Segnale analogico b) Campionamento c) Digitalizzazione a 3 bit che consente di esprimere 8 valori di ampiezza Aumentando il numero di campioni nella unita di tempo la riproduzione è sempre più fedele al segnale originario. Lez. 3 20

21 Se si esprime il valore campionato tramite 8 bit il range dei valori varierà in 256 ampiezza diverse, mentre con 6 bit possibilità di ampiezze diverse esprimibili Valori ottimali di campionamento sono o campionamenti al secondo. Utilizzando campioni, considerando per ogni ampiezza campionata 6 bit, sono necessari per ogni secondo *2 = byte Lez. 3 2

22 MP3 Abbreviazione di MPEG Audio Layer 3 Un formato audio digitale compresso particolarmente efficiente che consente di ridurre notevolmente le dimensioni di un file audio fino a dodici volte, con una minima perdita di qualità per l orecchio umano Risolve il problema degli scambi di file musicali in qualità CD sulla rete. Allo scopo è diventato uno standard. I presupposti di MP3 L orecchio umano non è un dispositivo perfetto di ricezione del segnale audio Esiste una soglia di udibilità, ovvero una frequenza di segnale audio, al di sotto della quale l audio nonè percepibile. Le capacità percettive dipendono da individuo ad individuo; con buona approssimazione l udito umano è sensibile alle frequenze comprese tra i 2 Hz ed i 20 khz con maggior risalto tra i 2 e i 5 KHz I normali strumenti di registrazione, invece, registrano anche quelle informazioni che l orecchio umano non percepisce. Lez. 3 22