Guida completa alla codifica e formati digitali in informatica

L'informazione: codifica ed elaborazione Appunti di Antonio Bernardo per il Corso di Informatica di base Scarica la dispensa completa della lezione di informatica (.pdf 424 KB) . . . . . . . . . .

Livelli dell'informazione

I temi della dispensa sono in sintesi i seguenti Cos'è l'informatica  Studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l'informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione ACM (Association for Computing Machinery)  Scienza della rappresentazione e dell'elaborazione dell'informazione Supporti e codifica I livelli dell'informazione I livelli dell'informazione  Livello sintattico  Livello semantico  Livello pragmatico L'informazione sintattica  1928 R. Hartley ”“ 1948 C. Shannon  Adeguatezza del supporto  Accuratezza della trasmissione La codifica binaria  L'alfabeto più semplice che si può adottare è costituito da due soli simboli solitamente indicati con 0 1  Dispositivi bistabili ”“ bit (binary digit)  Bit ”“ unità  elementare di informazione Informazione analogica / digitale  Nella forma analogica una grandezza è rappresentata in modo continuo.  Nella forma digitale una grandezza è rappresentata in modo discreto. Standard IEC per i prefissi binari  Con k bit si possono rappresentare 2k informazioni  8 bit formano 1 byte I multipli del byte sono: Chilo byte KB corrisponde a 2¹⁰=1024 byte, approssimativamente 1KB = 1000 byte Mega byte, approssimativamente 1MB=1.000.000 byte Giga byte, approssimativamente 1GB=1.000.000.000 byte Tera byte, approssimativamente 1TB=1.000.000.000.000 byte Codifica binaria di dati numerici Standard per la codifica binaria del testo Quanta memoria occupa il testo di un libro? I formati di testo  .TXT caratteri ASCII nella forma estesa ISO-Latin-8859  .DOC formato di Microsoft Word  .RTF Rich Text Format  .HTML documenti per il browser  .PDF Portable Document Format  .SXW Open office  .

File audio e campionamento

ZIP formato compresso lossless LZW La codifica delle immagini  Mappa di pixel ”“ formato bitmap: l'immagine viene memorizzata come insieme di pixel, ognuno con le sue caratteristiche (colore, luminosità , trasparenza) raggruppate in una matrice di pixel  Descrizione geometrica ”“ formato vettoriale: l'immagine viene archiviata in forma di descrizione geometrica e una serie di caratteristiche di apparenza (dimensione della penna, colore, tipo di linea, ”¦) Immagine bitmap con PAINT Immagine vettoriale con PowerPoint Sistema additivo e sottrattivo dei colori  RGB (Red Green Blu) per visualizzare immagini su schermo  CMYK (Ciano-azzurro Magenta-rosso Giallo ”“Black) per stampare le immagini in quadricromia Codice colori in html Formati di immagini Come per i caratteri si è cercato di stabilire alcuni standard per la codifica delle immagini  GIF è un formato proprietario permette di archiviare in formato compresso immagini con colori a 8 bit per pixel, ossia 256 colori, permette la codifica di immagini animate, usa un algoritmo di compressione lossless (vedi nota) ossia senza perdita di informazioni  BMP formato per sistemi operativi Microsoft e OS/2 utilizzato ormai in tutti i sistemi operativi permette di archiviare con diversa profondità  di colore: 1, 4, 8, 24 bit  PNG dovrebbe sostituire il formato GIF ma non ammette l'animazione  TIFF nato per semplificare lo scambio di immagini tra scanner e programmi applicativi è applicato in diversi ambiti professionali è senza perdita di informazioni (lossy)  JPG formato di archiviazione con perdita di informazione, può comprimere con un rapporto elevatissimo, viene visualizzata in RGB a 24 bit per pixel File audio Il suono è un segnale continuo, per essere memorizzato deve essere campionato ottenendo così un segnale digitale. I parametri che caratterizzano il campionamento sono  1. Il numero di canali: la modalità  mono ha uno solo canale mentre quella Stereo ne ha due separati, sinistro e destro. Ovviamente un segnale stereo occupa il doppio di uno mono. Nelle applicazioni più recenti il numero di canali è notevolmente aumentato (surround).  2. La risoluzione: Rappresenta il numero di bit utilizzati per rappresentare i campioni. Solitamente si utilizzano 8 o 16 bit per campione, nel primo caso si hanno 256 valori possibili, relativamente pochi perché offrono una qualità  del suono inferiore a quella di un nastro, nel secondo si hanno circa 65.000 valori.  3. La frequenza di campionamento: È il numero di campioni al secondo, può variare da 11 khz adatta alla registrazione della voce, a 22 khz adatta alla registrazione di un nastro fino a 44 khz per una registrazione a qualità  cd. Questo parametro deve esser scelto in modo da poter ricostruire il segnale originario da quello campionato. File audio e compressione  Analogica (dischi in vinile)  Digitale (CD anni '80) • WAVE (formato non compresso) • MP3 (formato compresso) • MIDI (formato vettoriale) • Streaming audio Per approfondire