Teoria Computer grafica

Computer: elaboratore elettronico

Com'è composto un computer?

Il computer ha tre elementi fondamentali che lavorano tra di loro: la CPU (unità centrale), la RAM (memoria di lavoro) e il DISC (memoria di massa) che sono collegate tra di loro tramite BUS. Dunque, dando un INPUT il computer lavora utilizzando questi elementi per restituire un OUTPUT.

Disc

La memoria di massa, o DISC "Disco rigido", è la memoria del computer sulla quale vengono scritti i dati perennemente.

Ram

La memoria di lavoro o RAM è una memoria "fasulla", serve solamente durante il calcolo per avere subito a disposizione dati e formule. Una volta finito il lavoro, viene svuotata.

Come funziona?

Nella RAM vengono inseriti tutti i dati durante la lavorazione, sia quelli in INPUT che quelli di sistema che permettono alla CPU di lavorare (sistema operativo e programma). La CPU prende man mano i diversi dati dal DISC e gli avvia mettendoli sulla RAM. Poi prende l'input sulla RAM e, seguendo la programmazione fatta a monte, risolve il problema dando un output di risposta. Infine, termina, svuotando la RAM.

Dati (Bit)

Visto che le celle elementari di memoria possono contenere un'informazione con solo due valori (BIT: 0/1), è necessario avere un sistema di convenzioni che permetta di costruire con questi tutti i tipi di dati che ci servono (processo di codifica), quindi un sistema binario (a base 2). I simboli (cifre) sono 0 e 1. Il numero di combinazioni che posso fare con ⁿ cifre binarie è pari a 2ⁿ.

BIT = Binary digit (unità base di informazione)

Es: 01100110. Un BIT può essere 0 o 1: nell'esempio il primo bit è 0, il secondo è 1, il terzo è 0,...

BYTE = 8 bits: A = 8 bit (8 è il numero di bit usato in genere per rappresentare caratteri alfabetici); stessa cosa per i numeri, in genere per i numeri si usa 64 bit.

Sistema operativo (Windows)

Ha due funzioni fondamentali:

• Nascondere le limitazioni e la complessità d'uso dell'hardware
• Ottimizzare l'uso delle risorse del sistema:
  • Gestione della memoria di lavoro (memoria virtuale)
  • Gestione memoria di massa (file system)
  • Gestione dispositivi di input/output (driver)

File

Un file è un contenitore di informazioni digitali memorizzate permanentemente su DISC (memoria di massa) identificabile con un nome. Ogni file è scritto secondo specifiche modalità (formato) (.pptx, .docx, .psd, .dwg, .jpg, …). Il formato dice in quale modo si devono interpretare le sequenze di bit contenute nel file.

File system

Il file system gestisce l'organizzazione dei file, in genere con un approccio gerarchico. Una memoria di massa si può vedere come un insieme di oggetti gerarchicamente organizzati: cartelle e file. Ogni cartella può contenere file, ma anche altre cartelle. Per individuare un file il sistema ha bisogno di sapere:

• Su quale unità di memoria (disco) si trova il file
• In quale cartella (e visto la struttura gerarchica delle cartelle, bisogna sapere anche se la cartella è contenuta in un'altra cartella, e così via sino alla radice)
• Il nome del file strettamente detto (con l'estensione)

Interfaccia software (GUI)

È lo strumento visuale che permette all'utilizzatore di interagire con il programma, ovvero di impartire comandi per visualizzare, costruire e modificare i dati su cui si sta lavorando. Nei sistemi operativi moderni, lo schermo è organizzato in finestre e i comandi si attivano tramite simboli grafici (icone).

Video raster

I video grafici raster rappresentano sostanzialmente la totalità dei video oggi in uso. Le loro caratteristiche principali sono:

• Risoluzione massima (quanti pixel in orizzontale e in verticale)
• La profondità di colore
• Dimensioni fisiche
• La frequenza di rinfresco

Molte delle caratteristiche grafiche dipendono anche dall'elettronica che li governa (scheda grafica). Per avere più sfumature di grigio, debbo poterle memorizzare opportunamente nella memoria grafica (refresh buffer). Con 8 bit per ogni pixel posso avere 256 diverse sfumature.

Video e colori

Come produrre il colore sul monitor? I nostri occhi percepiscono come colori diversi le diverse frequenze delle onde elettromagnetiche visibili. Specifici fotorecettori nella retina sono dedicati a questo compito e sono di tre tipi, ognuno sensibile a una specifica frequenza. Queste tre frequenze corrispondono al rosso, al verde e al blu, che per questo sono detti colori primari. Si è dimostrato che combinando (sommando) in proporzioni diverse questi tre colori primari, si può ottenere la quasi totalità dei colori visibili.

I colori si formano sommando i contributi (aggiungendo luce) dei tre colori base miscelati opportunamente (sintesi additiva). Così avviene nei monitor (tricromia RGB).

Colori

Un calcolatore esprime il colore attraverso numeri. Ogni codice numerico rappresenta un colore diverso. Il numero di colori disponibili dipende dal numero di bit utilizzati per rappresentare ogni colore. Con 3 bit per pixel si possono avere 8 colori sullo schermo. Ogni combinazione di bit corrisponde a uno specifico colore primario fisso. Per avere un set sufficientemente completo di colori oggi si usano 2…