u-1h - Rappres Info Non Numeriche

Testo di rif.to:
[Congiu] - 1.2 (pg. 17–22)
Rappresentazione delle informazioni
-1.h
Testi
Immagini
Suoni
Video
Testi: lo standard ASCII
1
American Standard Code for Information Interchange
12
7 bit, 27 = 128 simboli diversi:
• (a… z A…Z 0 … 9 ! ? , . ; : @ # $ …)
• alcuni codici di controllo, per controllare la
visualizzazione di un testo (capo riga, salto di pagina, …)
o la sua trasmissione (XON, XOFF, …)
I 7 bit sono memorizzati e trasmessi in un byte.
Il bit in più può essere usato come bit di parità per
rilevare eventuali errori di trasmissione.
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Tabella dei caratteri ASCII
2
Da un documento del 1972…
12
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Oltre lo standard ASCII
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• Codifica ASCII estesa
● 256 simboli; i 128 aggiuntivi rappresentano caratteri 12
di alfabeti nazionali (à, è, ô, …) e altro (½, ƒ, ®, …)
● Sviluppate varie estensioni tra loro incompatibili
• Standard ISO/IEC 8859 (a 8 bit): varie tabelle
compatibili ASCII per soddisfare le esigenze di varie
lingue nazionali.
• Standard UNICODE (a 16 bit): 216 = 65536 simboli
per rappresentare i caratteri di tutte le principali lingue
scritte del mondo.
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Immagini: rappresentazione raster
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Dal latino rastrum (“rastrello”): sottolinea come
l’immagine sia costituita da una griglia di punti.
I punti sono detti pixel (“PICture Elements”).
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Il numero di bit usati per rappresentare un pixel
definisce il tipo di immagine
• 1 bit/pixel: bianco e nero
• 8 bit/pixel: scala di grigi, a colori con palette
• 24 bit/pixel: 16’777’216 colori (“true color”)
Esempi di standard:
• BMP
• PNG
Formati compressi (vediamo che significa)
• JPEG
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Rappresentazione raster: dimensioni
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La qualità di un’immagine raster aumenta con il numero
di pixel che la compongono
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Anche l’occupazione in byte, però, aumenta!
• Immagine 640x480, 24 bit/pixel: 900 KiB
• Immagine 3648x2736, 24 bit/pixel: 29241 KiB (32x)
Per ovviare al fenomeno si adotta la compressione
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Compressione: lossless vs. lossy
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• Compressione senza perdite (lossless)
● Preserva interamente l’informazione originaria
● Fattore di compressione: 2 (tipico)
● Esempi: PNG (immagini), ZIP (documenti generici)
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• Compressione con perdita (lossy)
● Scarta alcune informazioni, valutate meno rilevanti
● Il documento originale non può essere ricostruito
fedelmente.
● Fattore di compressione: 20 o più
● Esempi: JPEG (immagini), MP3 (suoni)
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Compressione lossy: esempio (JPEG)
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La nascita di Venere – Botticelli.jpg ( 221 Kbyte)
La nascita di Venere – Botticelli.bmp (2.59 Mbyte)
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Immagini: rappresentazione vettoriale
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Insieme di elementi geometrici bidimensionali
(punti, linee, archi di curva, triangoli…) o
tridimensionali (cubi, quadriche, …)
Esempi di standard:
• Postscript (immagini 2D)
• DXF (disegno tecnico)
• RISpec (immagini 3D)
• TrueType (caratteri)
...
/V /v ldef
/y {_r 2 copy curveto} bdef
/Y /y ldef
/l {_r lineto} bdef
/L /l ldef
/m {_r moveto} bdef
% path construction operators
/_R {.25 sub round .25 add} bdef
...
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Suoni: rappresentazione (1 di 2)
1.
12
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Il suono (vibrazione dell’aria) tramite un trasduttore
(microfono) viene trasformato in un segnale
elettrico analogico (tensione elettrica che varia nel
tempo in modo analogo al suono)
12
2. Tramite un convertitore analogico/digitale (A/D)
il segnale analogico viene discretizzato
• nel TEMPO, raccogliendone campioni
a una frequenza prestabilita
• nello SPAZIO, codificando ciascun
A/D
campione con un numero finito di bit
La sequenza dei campioni codificati
è la rappresentazione digitale del suono.
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Suoni: rappresentazione (2 di 2)
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Il suono sonoro può essere ricostruito con la
trasformazione inversa
suono
D/A
segnale elettrico
valori digitali
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trasduttore
La rappresentazione è tanto più fedele quanto maggiori
sono
•la frequenza di campionamento
(per riprodurre fedelmente un suono a frequenza f
bisogna campionare a frequenza almeno 2f)
•il numero N di bit dei campioni (rapp. segnale/rumore)
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Esempio: il Compact Disc (1982)
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Frequenza di campionamento: 44100 Hz
(la massima frequenza udibile è ~20KHz).
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16 bit per campione.
Suono stereofonico: 2 canali.
Una canzone di 3 minuti occupa ~31’000 KiB!
Anche per i suoni è importante la compressione.
Esempio: 3 minuti di suono compresso (lossy)
in MP3 a 128 Kbit/s occupano ~3’000 KiB.
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Video
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Un video è una sequenza di immagini (“frame”)
•Cinema: 24 frame al secondo (fps)
•TV, standard europeo PAL: 25 fps
•TV standard USA NTSC: 30 fps
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La compressione è fondamentale:
•Un minuto di film alla risoluzione di 640x480
(true color) occupa 1’296’000 KiB (~1.2 GiB).
•Un minuto di video ad alta definizione 1080p30
(1920x1080) occupa 10’935’000 KiB (~10.4 GiB)
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Video: compressione
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La maggior parte dei formati sono lossy.
Vengono ereditate le tecniche per le immagini,
inoltre si effettua anche una compressione
lungo l’asse del tempo (predizione del moto, eccetera).
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Standard più diffuso: MPEG
• MPEG-2: DVD, digitale satellitare e terrestre
• MPEG-4 AVC (detto anche H.264): Blu-ray Disc
Esempi di altri standard:
•FLV (Macromedia/Adobe)
•DiVX (DivX, Incorporated)
•Windows Media Video (Microsoft)
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Fine
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Rappresentazione delle informazioni