Multimedia e tecnologia digitale

1
Contenuti

• Multimedia e tecnologia digitale
• Limmagine e la sua fruizione
• Acquisizione e rappresentazione di immagini
• Computer Graphics

2
Caratteristiche del multimedia

• Interattività.
• Capacità di combinare le forme tecnologicamente
  più avanzate dei concetti base della
  comunicazione.
• Possibilità di collegare testo suoni e immagini
  in base al significato.

3
Lapplicazione del multimedia

• La didattica
• La consultazione
• La formazione
• Lintrattenimento
• I giochi
• . . .

4
Limmaginee la sua fruizione

• Per immagine si intende una qualsiasi
  rappresentazione in grado di fornire stimolazioni
  luminose e quindi potenzialmente in grado di
  evocare sensazioni visive.
• Limmagine in genere consiste in una
  distribuzione di onde elettromagnetiche
  (intensità luminose e colori) emesse da una
  struttura a due dimensioni ed in grado di essere
  percepite da un sistema visivo.
• Secondo le ipotesi fatte limmagine sarà quindi
  il prodotto di uninterazione tra un ente che
  emette e/o riflette radiazioni elettromagnetiche
  spazialmente distribuite e un ente che le
  percepisce.

5
Limmaginee la sua fruizione

• La rappresentazione eidetica è quel processo
  attraverso cui si passa dalla realtà,
  allimmagine della realtà (acquisizione di
  immagine).
• Le principali aree tecnologiche interessate sono
• Hardware di acquisizione e visualizzazione.
• Memorizzazione di immagini.

6
Acquisizione di immagini

• Lacquisizione di unimmagine è il processo che
  la ferma sul supporto opportuno per gli usi
  successivi.
• Le tecnologie per la rilevazione e registrazione
  di immagini possono essere divise in due classi
  principali
• foto chimiche (ex. pellicola fotografica).
• foto elettroniche (ex. telecamera).

7
La tecnologia digitale

• I media digitali sono basati sul principio di
  fondo che qualunque cosa si percepisca con i
  propri sensi possa essere misurata e
  rappresentata numericamente.
• Caratteristica della tecnologia digitale è la sua
  resistenza al rumore in trasmissione e
  duplicazione.
• Un sistema di elaborazione digitale ignora i
  segnali di livello diverso dai due livelli tipici
  dei segnali logici di riferimento(0 e 1)
  eliminando, di fatto, il rumore.

8
Il processodi acquisizione

• Le forme usuali in cui si presentano le immagini
  sono analogiche (cioè sia le coordinate spaziali
  che le intensità luminose assumono valori
  continui).
• Quindi nel contesto dellelaborazione numerica
  delle immagini, lacquisizione è preliminare alle
  tecniche vere e proprie di elaborazione e deve
  produrre come risultato unimmagine numerica su
  un supporto accessibile da parte di un
  calcolatore.

9
Il processodi acquisizione

• Facendo riferimento alle tecniche foto
  elettroniche le fasi in cui può essere scomposta
  lacquisizione sono
• scansione
• trasduzione
• campionamento
• quantizzazione
• memorizzazione

10
Il processodi acquisizione

• Scansione, in cui vengono esplorate le diverse
  parti dellimmagine da acquisire.
• Trasduzione da intensità luminosa ad altra
  grandezza generalmente elettrica.
• Campionamento che misura tale grandezza in un
  insieme finito di punti.
• Quantizzazione che converte tali misure in
  quantità numeriche che possono assumere un numero
  finito di valori.
• Memorizzazione di tali valori su un opportuno
  supporto

11
Gli scanner

• Tipologia Palmari, Desktop (a letto piatto, a
  foglio alimentato)
• Parametri
• Risoluzione in dpi (punti per pollice)
• Livelli di grigio (per scanner monocromatici)
• Numero di colori possibili (per scanner a colori)
• Interfacce generalmente SCSI,USB
• Il documento sottoposto a scansione viene
  illuminato.

12
Gli scanner

• La luce riflessa passa attraverso una lente e
  raggiunge un serie di foto sensori strettamente
  ravvicinati.
• La tensione di uscita di ogni sensore luminoso è
  proporzionale alla quantità di luce che lo
  colpisce.
• Viene messa a fuoco una singola linea di
  scansione del documento e la tensione di uscita è
  convertita in un valore digitale.
• Negli scanner a colori le luci rossa, verde e blu
  illuminano in sequenza ogni linea di scansione e
  ciò che si ottiene è un file dimmagine a
  colori.RGB

13
Il processo di acquisizione
14
Rappresentazione delle immagini

• Nel mondo del computer limmagine è un
  agglomerato di puntini, chiamati pixel,
  disposti in una griglia rettangolare formata da
  righe e colonne.
• Il numero dei colori che è possibile avere in
  unimmagine varia da 2 a 16,7 milioni.

15
Risoluzione di una immagine

• La risoluzione è il valore complessivo della
  qualità dell'immagine. Essa è espressa in punti o
  in pixel per pollice.
• La risoluzione e la qualità sono direttamente
  proporzionali al numero di punti per pollice.
• Maggiore è la risoluzione, maggiori sono le
  dimensioni del file.

16
Rappresentazione delle immagini

• Le dimensioni delle immagini possono variare a
  seconda della memoria e delle risorse del
  sistema.
• Il tipo di immagine determina la scala cromatica
  che limmagine stessa può prevedere.
• La scala dei colori specifica il numero
  massimo di colori disponibili.

17
Scale di colori

• Sono possibili le seguenti scale di colori
• Monocromia
• Scala di grigi
• Indicizzazione a 16 e 256 colori
• Colore originale

18
Scala di grigi

• Le immagini a scala di grigi possono contenere il
  nero, il bianco ed una gamma di grigi.
• Le immagini a 16 colori (4 bit per pixel)
  contengono 16 toni i cui grigi sono compresi fra
  il bianco puro ed il nero puro.
• Le immagini a 256 colori (8 bit per pixel)
  contengono 256 toni i cui grigi sono compresi, e
  variano uniformemente, fra il bianco puro ed il
  nero puro.

19
Immagini indicizzate

• Le immagini a mappa di colori contengono tinte
  specificate secondo una tavola rappresentante i
  valori di ciascun colore.
• Tali valori possono essere scelti in una scala
  più ampia di colori a disposizione, ma
  nellimmagine appariranno soltanto i colori
  presenti nella tavola.
• Le immagini indicizzate a 16 colori necessitano
  di 4 bit per pixel per essere rappresentate,
  mentre le immagini indicizzate a 256 colori
  impiegano 8 bit per pixel.

20
Immagini true color

• Le immagini in colore originale impiegano il
  rosso, il verde ed il blu (sistema RGB).
• Ciascun pixel può contenere 256 livelli di
  intensità combinati per ottenere il colore
  finale.
• Per essere rappresentate, le immagini in colore
  originale necessitano di 24 bit per pixel, divisi
  in 8 bit per ciascun colore fondamentale.
• Alcuni formati di file memorizzano immagini in
  colore originale a 32 bit, che includono 8 bit in
  più per la trasparenza.

21
La visualizzazione delle immagini

• Il modello RGB è adottato dai monitor dove i
  colori sono ottenuti emettendo fasci di luce di
  diversa intensità che attivano i fosfori rossi,
  verdi e blu di ciascun pixel dello schermo.
• Il numero reale di colori che appare sul monitor
  dipende dal tipo di hardware e di driver.
• Il modello RGB è detto, appunto, additivo perché
  si basa sull'aggiunta di fasci di luce emessi dal
  tubo a raggi catodici (CRT).

22
Memorizzazione di immagini

• Esistono due metodi per memorizzare unimmagine
• Immagini vettoriali(draw) un file vettoriale
  non memorizza limmagine bensì contiene linsieme
  di istruzioni necessarie a crearla.
• Immagini bitmap (paint) un file bitmap
  memorizza limmagine usando informazioni relative
  a ogni pixel.

23
La compressione delle immagini

• Tutti i sistemi di compressione richiedono due
  algoritmi uno per comprimere i dati e uno per
  decomprimerli, generalmente asimmetrici.
• Il processo di compressione rende limmagine più
  compatta senza alterare le dimensioni sul video.
• Limmagine
• occuperà meno spazio
• sarà più facile da elaborare
• richiederà meno tempo per essere trasferita in
  rete

24
I tipi di compressione

• Il processo di codifica/decodifica può essere non
  invertibile.
• Fra gli schemi di compressione distinguiamo
• Codifica entropica (Lossy), che produce file
  molto compatti ma elimina delle informazioni e
  quindi la qualità potrebbe risultare scadente
• Codifica sorgente (Lossless), che non produce
  degrado qualitativo nella immagine ma è meno
  efficiente dellaltra

25
Formati per immagini statiche

• Molti formati di file immagine sono stati
  concepiti per applicazioni ed hardware specifici
• BMP, formato nativo per le immagini in Windows.
• GIF, utilizzato per il trasferimento di immagini
  di grandi dimensioni tramite collegamenti via
  Modem.
• JPEG, formato per la compressione dei dati.
• WMF, metafile che memorizza un immagine tramite
  una serie di funzioni GDI di windows.
• . . .

26
Lo standard JPEG

• Lo standard JPEG è stato è stato sviluppato per
  la compressione di immagini statiche a tono
  continuo.
• Lo standard multimediale per le immagini in
  movimento, MPEG, è grosso modo ottenuto con la
  codifica JPEG di ciascuna immagine o fotogramma.
• Si aggiungono alcune funzioni extra per la
  compressione di serie di immagini ed il
  rilevamento del movimento.

27
Lo standard JPEG
Le operazioni effettuate da JPEG in modalità
sequenziale infedele
28
Computer Graphics

• Con il termine computer graphics si intende quel
  complesso di strumenti e realizzazioni software
  che non facciano esplicito riferimento
  allelaborazione di testo o suono
• Oggi quasi tutti i computer supportano sistemi
  grafici, e gli utenti utilizzano e accedono alle
  risorse del sistema attraverso interfacce
  grafiche (Graphics User Interface)
• È possibile utilizzare Paint programs (per
  immagini digitali) e Draw programs (per immagini
  vettoriali) per creare e modificare immagini nei
  diversi formati

29
Computer Graphics

• In computer graphics una immagine è . . .
• una fotografia, un disegno a mano libera, un
  documento di testo convertito in forma
  digitalizzata (di solito tramite scanner o una
  fotocamera digitale), una simulazione
• . . . ed ancora . . .
• la rappresentazione di un oggetto che non esiste
  ancora (e che potrebbe non esistere) o di un
  luogo che non possiamo vedere direttamente, come
  una immagine medica di un organo interno del
  nostro corpo.

30
Computer Graphics

• È possibile modificare il formato, il colore, la
  compressione e la risoluzione di un'immagine
• Simulare scene del mondo reale
• Per comprendere le potenzialità della computer
  graphics possiamo esaminare, attraverso le
  seguenti semplici immagini, quali sono le
  principali tecniche adoperate per la sintesi di
  scene del mondo reale

31
Object Rendering
E possibile utilizzare diverse semplici tecniche
di rendering per realizzare modelli
tridimensionali di oggetti
32
Shading
Le tecniche di Shading estendono e migliorano la
reale rappresentazione di oggetti introducendo
nuove caratteristiche (transparency and textures)
33
Ray Tracing
Le tecniche prima ricordate (insieme ad altre)
rientrano nelle più generali tecniche di
rendering chiamate ray tracing riflessione e
trasparenza.
34
Radiosity
35
Color
Il computer tipicamente rappresenta i colori
basandosi su tre componenti Red, Green, and
Blue. La combinazione di questi tre colori
realizza, ad esempio, limmagine full-color nel
primo riquadro in alto a sinistra
36
Color
Controllando la visualizzazione dei colori
componenti, possiamo simulare differenti qualità
dellimmagine