Informatica
Computer
Calcolatore
Calcolatore = strumento per fare calcoli ?
Definizione legata alle origini, oggi troppo
limitativa!
Un computer è uno strumento “universale”
per l’elaborazione dei dati.
SO: Windows
Primo computer:
ENIAC (1946)
Oggi
~ 50 cm
Valvola termoionica
Transistor
Transistor
Usati nei microcircuiti
LEGGE DI MOORE:
legge esponenziale Ogni ~1.5 anni raddoppia il numero di
componenti integrati in 1 singolo chip
Chip
Chip: Circuito integrato, microcircuito ,
componente elettronico contenente al
suo interno moltissimi transistor
I chip fondamentali
L’evoluzione dei microprocessori
Classificazione dei calcolatori
L’interruttore
L’interruttore
BIT = Binary Digit
Unità di Misura: il BYTE
Byte
Tabella di codifica dei caratteri
Associa i caratteri alfanumerici a gruppi di 8 bit
Codice ASCII
Codifica binaria: unità di misura
Migliaio
Milione
Miliardo
Mille miliardi
Unità di misura
memorizzazione
Unità di misura
trasmissione
Sistemi posizionali
Sistemi posizionali
Esempi
(102)10 = 1*102 + 0*101 + 2*100 = 100 + 0 + 2
(1100110)2
= 1* 26+1* 25+0* 24+0* 23+1* 22+1* 21+ 0* 20
= 64 + 32 + 0 + 0 + 4 + 2 = (102)10
(146)8
= 1*82 + 4*81 + 6*80 = 64 + 32 + 6 = (102)10
Conversione di base
Aritmetica
Codifica dell’informazione
Codifica dell’informazione
Data compression
Data compression
Con il termine di compressione dei dati si fa riferimento ad un
insieme di metodi che hanno come obiettivo la riduzione del
numero di bit necessari per immagazzinareun'informazione,
generalmente un file
Le tecniche di compressione si dividono in due grandi categorie
1) Senza perdita (Lossless)
2) Con perdita (Lossy)
Compressione senza perdita
(Lossless)
I dati compressi contengono tutta l'informazione
iniziale, seppur rappresentata su un numero
inferiore di bit
Esempi: Compressione di programmi, data base, data file
(come .doc, .xls)
Zip Program
Compressione con perdita (Lossy)
I dati compressi non contengono tutta l'informazione
iniziale. L'operazione di decompressione non permette
pertanto di recuperare tutti gli elementi iniziali
Esempi: Immagini, audio, filmati digitali
(MP3, MPEG2, JPEG)
Tecniche di codifica dei dati
Esistono diversi algoritmi per la compressione che
sfruttano sia ridondanze dei dati presenti sia la
codifica dei dati mediante rappresentazioni più
concise
Codifica delle immagini
Pixel
picture element
Con il termine pixel si indica ciascuno degli elementi
puntiformi che compongono la rappresentazione di
una immagine memorizzata in forma digitale nella
memoria di un elaboratore, generalmente un file
Ciascun pixel rappresenta l'entità
elementare dell'immagine ed è
caratterizzato dalla propria posizione e
dai valori del colore e intensità
Codifica immagini
Monitor e PIXEL
Codifica di immagini
Codifica di immagini
Codifica di immagini a calori
Compressione delle immagini
Formati grafici
BMP, GIF, JPEG, TIFF, PNG
Compressione:
- senza perdita
- con perdita
Il formato TIFF
(Tagged Image Format File)
1986
Progettato per registrare file ottenuti con scanner o
frame grabber (digitalizzazione di video analogici)
Il formato GIF
(Graphics Interchange Format)
Con il formato GIF si possono rappresentare solo
256 colori, ovvero 8 bit-per-pixel
Il formato GIF è, insieme al formato JPEG, il più
diffuso nel mondo di internet (www)
Il formato JPEG
(Joint Photographic Experts Group)
È un formato standardizzato per la compressione
dell'immagine
JPEG realizza di norma un algoritmo di
compressione con perdita
Lavora bene su immagini fotografiche o simili, meno
bene su immagini contenenti solo testo o linee
VIDEO
Discontinuità nello spazio
Il movimento è simulato dalla
sequenza dei fotogrammi
Persistenza dell'immagine sulla retina
La visualizzazione di una rapida
successione di immagini crea
l'illusione del movimento
FPS: Frame Per Second
Fotogrammi al secondo: Valore tipico: 25-30 (TV)
Multimedia file format
Un formato multimediale è un formato di file che può
contenere vari tipi di dati di norma compressi per
mezzo di opportuni codec
Il formato permette di identificare le varie porzioni
e la loro relazione anche temporale allo scopo di
poter sincronizzare i diversi contenuti e di
presentarli
Multimedia file format
Tipici formati audio e video, o altri media:
WAV (RIFF file format, usato in Windows)
AIFF (IFF file format, usato in Mac OS)
AVI (Microsoft Windows format)
MOV (QuickTime format)
MPEG-2 (formato per TV digitale e satellitare e DVD)
RealMedia (standard per RealVideo and RealAudio)
3gp (usato nei cellulari)
CODEC
Un codec è un programma o un dispositivo che si
occupa di codificare e/o decodificare digitalmente un
segnale (tipicamente audio o video) perché possa
essere salvato su un supporto di memorizzazione o
richiamato per la sua lettura
Tale programma può essere installabile/ aggiornabile
(su computer o apparecchiature multimediali) oppure
essere integrato in un componente hardware (ad es.
nei lettori CD o DVD casalinghi o in alcune schede
video/audio per PC)
CODEC
Oltre alla digitalizzazione del segnale, i codec
effettuano anche una compressione (e/o
decompressione in lettura) dei dati ad esso
relativi, in modo da poter ridurre lo spazio di
memorizzazione occupato a vantaggio della
portabilità o della trasmissività del flusso
codificato
Compressione – vettore di movimento
Trasmette solo
le variazioni
MPEG (Moving Picture Experts Group)
E una famiglia di formati dedicati alla compressione
di dati multimediali video e audio.
Utilizza tecniche di compressione con perdita, con
codifica sia intraframe sia interframe
MPEG-2 Utilizzato nelle trasmissioni satellitari
digitali, nei DVD e nel digitale terrestre
MPEG-4 Estensione dell'MPEG-1/2 in grado di
gestire flussi audio/video eterogenei, contenuti 3D,
flussi vide in grado di gestire i diritti digitali
MPEG (Moving Picture Experts Group)
Fattore di compressione molto elevato
TV richiede circa 166 Mbps
La codifica MPEG2 varia tra 3 e 15 Mbps
Codifica suoni
VOCE
Codifica suoni
8000 campioni al secondo
8 bit per campione
64Kbps
CD Audio
44100 campioni al secondo
16 bit per campione
Stereo I (2 canali)
176 KBps = 1.5Mbps
MP3 è un algoritmo di compressione audio, con
perdita, progettato per ridurre significativamente
la quantità di dati binari richiesti per codificare un
suono, garantendo una riproduzione molto fedele
del suono
Oltre alle normali tecniche di compressione
adotta metodi di codifica "basati sulla percezione"
MP3- Soglia di percezione
Questi metodi hanno lo scopo di
eliminare quelle informazioni
(frequenze) che vengono percepite
in modo ridotto dall'orecchio umano
La soglia di percezione
uditiva dell'orecchio non è
lineare e varia tra 1KHz e
6KHz (massima sensibilità)
La codifica dei suoni al di sotto di tale soglia può
essere pertanto evitata
MP3 - effetto mascheramento
In molti casi in un suono le
frequenze con maggior ampiezza
mascherano quelle a ampiezza
inferiore
Mediante idonei modelli
psicoacustici dell'orecchio,
possono essere individuati i
suoni non percepiti o
percepiti debolmente.
Essi non vengono codificati
MIDI coding
Musical Instrument Digital Interface
La musica è codificata
in termini di "pseudo"
note e non in termini di
frequenze.
Usato in applicazioni:
Sintetizzatore
Video games
Web site sounds
Conversione analogico-digitale
e digitale analogico
Analogico e digitale
Per analogico si intende un sistema in cui una
quantità fisica continuamente variabile (l'intensità di
un'onda audio) viene rappresentata da un'altra (ad
esempio, la tensione di un segnale elettrico) nel
modo più fedele possibile
La misurazione della temperatura tramite un
termometro o la rappresentazione di un suono
tramite il tracciamento di onde sono esempi di
grandezze di tipo analogico, in quanto i valori che
possono essere assunti sono infiniti.
Analogico e digitale
Per comodità, però, la possiamo rappre
Digitale deriva da digit che in inglese significa cifra;
a sua volta digit deriva dal latino digitus che significa
dito
In definitiva, digitale è ciò che è rappresentato con i num
Conversione analogico-digitale
Il passaggio da analogico a digitale è chiamato
digitalizzazione
Un convertitore analogico-digitale è un dispositivo
elettronico che converte un segnale analogico in
una sequenza discreta di valori numerici
Trasduttori
Analogica
Tramite un opportuno
trasduttore (microfono)
la pressione dell'aria
viene trasformata in
una corrente o in una
tensione proporzionale
Conversione analogico-digitale
Digitale
Un convertitore A/D
trasforma una tensione
in un numero ad essa
proporzionale
Un segnale variabile nel
tempo è rappresentato da
una sequenza di numeri
(campioni)
Il campionamento
Conversione digitale-analogico
Un convertitore digitale-analogico è un dispositivo
elettronico che converte un segnale analogico in
una sequenza discreta di valori numerici
