Informatica Generale

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Informatica Generale
Alessandra Di Pierro email dipierro_at_di.unipi.i
t Ricevimento Giovedì ore 14.30-17.30 presso
Dipartimento di Informatica, Via Buonarroti,
2 stanza 362 DE Tel. [phone] o per
posta elettronica Pagina web del corso
http//www.di.unipi.it/dipierro/IG03.html
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Codifica e Rappresentazione dellinformazione

• Cosa abbiamo visto
• Rappresentazione binaria
• Codifica dei numeri (interi positivi, interi con
  segno, razionali .). Codifica dei caratteri
  ,Codifica delle immagini
• Cosa vedremo oggi
• Compressione dei dati
• Codifica dei suoni

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Rappresentazione di immagini

• Le immagini sono un continuo e non sono formate
  da sequenze di oggetti ben definiti come i numeri
  e le stringhe
• Bisogna quindi prima discretizzarle ovvero
  trasformarle in un insieme di parti distinte che
  possono essere codificate separatamente con
  sequenze di bit
• Consideriamo prima immagini fisse (foto etc )

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Rappresentazione di immagini (2)

• Immagini bitmap
• 1. limmagina viene scomposta in una griglia di
  elementi detti pixel (da picture element)

000000000000000000000000 000000000011111111000000
000000000010000010000000 000000000010000100000000
000000000010001000000000 000000000010010000000000
000000000010100000000000 000000000011000000000000
000000000010000000000000
immagine
codifica
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Rappresentazione di immagini (3)

• Immagini bitmap
• 2. Ogni pixel è rappresentato da uno o più bit

000000000000000000000000 000000000011111111000000
000000000010000010000000 000000000010000100000000
000000000010001000000000 000000000010010000000000
000000000010100000000000 000000000011000000000000
000000000010000000000000
Rappresentazione di un pixel
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Rappresentazione di immagini (4)

• Rappresentazioni dei pixel
• la rappresentazione in toni di grigio un byte
  per pixel, con 256 gradazioni di grigio per ogni
  punto (immagini bianco e nero), o più byte per
  pixel, per avere più gradazioni possibili
• rappresentazione a colori RGB (red, green,blu)
  comunemente 3 byte per pixel che definiscono
  lintensità di ciascun colore base. In questo
  modo ho circa 16 milioni di colori diversi
  definibili

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Rappresentazione di immagini (5)

• Problema
• la rappresentazione accurata di una immagine
  dipende
• dal numero di pixel (definizione)
• dalla codifica del pixel
• e richiede generalmente molta memoria, ad
  esempio
• tipo defin
  numero colori num. byte
• imm. televisiva 720x625 256
  440 KB
• SVGA 1024x768 65536
  1.5 MB
• foto 15000x10000
  16milioni 430 MB

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Rappresentazione di immagini (6)

• Quindi si cerca di risparmiare memoria
• con luso di una tavolozza (palette) che
  contiene il sottoinsieme dei colori
  rappresentabili che compare in una foto
• ogni pixel codifica un indice allinterno della
  tavolozza
• con tecniche di compressione che non codificano
  ogni pixel in modo autonomo ma cercano di
  raggruppare i le aree che hanno caratteristiche
  comuni
• Formati più usati TIFF (tagged image file
  format), GIF (graphics interchange format), JPEG
  (Joint photographers expert group)

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Compressione di dati

• Algoritmi lossless (senza perdita di
  informazione) operano un cambiamento di
  codifica dei dati che permette di diminuire il
  numero di bit necessari alla rappresentazione
• esempio sequenza di 1 milione di caratteri,
  A00, B01, C10, D11, totale 2 milioni di bit
  di codifica
• se A compare il 90 delle volte posso
  comprimere la codifica nel seguente modo A0,
  B100, C110, D111 ottenendo una lunghezza di
• 900 000 1 100 000 3 1 200 000 bit

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Compressione di dati (2)

• Algoritmi lossy (che perdono informazione)
• generalmente sono specifici di un certo campo e
  sfruttano le caratteristiche degli oggetti da
  rappresentare per buttare via informazione poco
  importanti
• gli algoritmi di compressione usati nei formati
  GIF e JPEG per immagini fisse sfruttano la
  caratteristica dellocchio umano di essere poco
  sensibile a lievi cambiamenti di colore in punti
  contigui, e quindi eliminano questi lievi
  cambiamenti appiattendo il colore dellimmagine
• generalmente è possibile specificare quanto siamo
  disposti a perdere attraverso alcuni parametri

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Rappresentazione di immagini (7)

• Immagini in movimento (video )
• il movimento è rappresentato già in modo discreto
  nei media con un numero abbastanza alto di
  fotogrammi fissi (24-30 al secondo) locchio
  umano percepisce il movimento come un continuo
• potrei in principio codificare separatamente ogni
  fotogramma come immagine fissa, ma lo spazio di
  memoria richiesto sarebbe enorme (650 MB, un
  intero CD per un minuto di proiezione )
• sono stati quindi sviluppati metodi di codifica
  che economizzano, codificando solo le
  differenze fra un fotogramma e laltro (MPEG)

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Rappresentazione di suoni

• Caratteristiche dellaudio (e dei segnali
  analogici)

tempo
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Rappresentazione di suoni (2)

• Campionamento dellaudio ad intervalli di tempo
  fissi

tempo
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Rappresentazione di suoni (3)

• Campionamento dellaudio ad intervalli di tempo
  fissi

tempo
Ogni campione viene rappresentato con un numero
finito di bit (quantizzazione)
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Rappresentazione di suoni (4)

• Laccuratezza della ricostruzione dipende
• da quanto sono piccoli gli intervalli di
  campionamento
• da quanti bit uso per descrivere il suono in ogni
  campione nella fase di quantizzazione
• al solito maggiore accuratezza significa
  maggior quantità di memoria occupata!
• Anche per i suoni si possono utilizzare tecniche
  di compressione per migliorare loccupazione di
  memoria della sequenza di campioni

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Rappresentazione di suoni (5)

• Algoritmi lossy per suoni sfruttano il fatto
  che per lorecchio umano suoni a basso volume
  sovrapposti ad altri di volume maggiore sono poco
  udibili e possono essere eliminati
• è quello che accade nello standard MPEG Layer 3 ,
  detto anche MP3

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Lo standard MIME

• MIME (Multipurpose Internet Mail Extension)
• è uno standard che permette riconoscere
  correttamente la codifica di dati di natura
  diversa (testo, immagini, suoni etc.)
• Una codifica MIME comprende
• un preambolo, in cui viene specificato in modo
  standard il tipo del dato che stiamo codificando
  (text/plain,image/jpeg,image/gif)
• un corpo (body), che contiene la codifica vera e
  propria

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Lo standard MIME (2)

• MIME è utilizzato ad esempio per
• messaggi di posta elettronica
• decodifica corretta di pagine web
• In entrambi i casi lapplicazione che legge la
  posta (outlook, eudora) o lapplicazione che
  naviga su Web (explorer,netscape, galeon)
  utilizza il preambolo per decodificare e
  presentare i dati in modo corretto