informatica - modulo base

Modulo base 1: informatica

Definizione di informatica

L'informatica studia i procedimenti e i processi di elaborazione, memorizzazione e trasmissione delle informazioni. Inoltre, analizza le somiglianze tra i problemi e le loro soluzioni, fornendo gli strumenti per la costruzione di soluzioni efficienti e robuste. Essa si concentra sui procedimenti algoritmici per risolvere problemi, sui linguaggi di programmazione per descrivere algoritmi, sulle architetture dei computer per eseguire programmi e sul ragionamento automatico.

Rappresentazione e codifica

Il codice ASCII utilizza 7 bit, consentendo di rappresentare un massimo di 128 caratteri. Con 8 bit si possono rappresentare 256 caratteri, noto come ASCII esteso. L'ISO-8859 rappresenta 14 set di caratteri e non copre lingue come giapponese e cinese. L'ISO-10646 è uno standard internazionale che rappresenta qualsiasi tipo di carattere appartenente ai sistemi grafici esistenti.

Campionamento e quantizzazione

Le immagini, i video e i suoni devono essere discretizzati attraverso operazioni di campionamento e quantizzazione. Il segnale continuo viene campionato a intervalli di tempo, producendo punti equidistanti. Dopodiché, vengono quantizzati suddividendo l'ampiezza in uguali intervalli codificati in binario. Più valori si utilizzano, più bit, più il segnale risulterà preciso.

Codifica delle immagini

• Valore 0: quadrato bianco.
• Valore I: quadrato nero.

Per codificare le immagini si definisce un insieme di toni di grigio, e per ogni pixel si stabilisce il livello medio di pixel. La risoluzione si misura in pixel (DPI), che rappresenta la densità di punti o il numero di punti contenuti in un'unità lineare. La risoluzione del monitor è di 72 dpi, ovvero 72 pixel per pollice. Passando da una risoluzione maggiore a una minore si perde il maggiore dettaglio presente alla risoluzione maggiore, ed è praticamente impossibile recuperarlo. Più pixel abbiamo, migliore sarà la qualità. L'interpolazione bicubica viene utilizzata per aumentare la risoluzione, ricreando i pixel mancanti interpolando i colori dei pixel esistenti.

Compressione delle immagini

La compressione riduce lo spazio occupato dalle immagini attraverso metodi matematici di trattamento dei dati che permettono di manipolare le informazioni in modo da ridurre al massimo il numero di byte necessari per immagazzinarle. Il metodo LZW si basa sul memorizzare il colore di una sequenza monocromatica invece che il colore di ogni singolo byte. Vi è una cella a colonne, ciascuna cella è un pixel. Il pixel può essere 1 bit 01 se l'immagine è in bianco e nero, oppure una scala di grigi, es: 8 bit 2 alla 8, o a tre canali RGB, 3 colori primari.

Pixel e risoluzione

Il pixel è un punto di un'immagine digitale dove viene indicato il colore di quel punto. La grandezza del pixel si ottiene osservando un dispositivo fisico, avvicinandosi alla TV. Le risoluzioni delle immagini o dello schermo si misurano in DPI, punti per pollice quadrato, rappresentando il numero di pixel per pollice quadrato. Il pixel di un'immagine digitale ha dimensione indefinita poiché dipende dal supporto in cui viene visualizzato.

Es: Se ingrandisco l'immagine dello schermo e la faccio vedere ingrandita del 500%, ognuno di questi pixel mi occupa anziché 1, 5 spazi, area 5x5. Vedrò l'immagine più grande ma sgranata. Il mio schermo rimane invariato però.

Risoluzione del monitor

Schermo Full HD: 1920 pixel, larghezza, x 1080 pixel, altezza, se risolvo risulta 2073600. Oppure potevo fare 1920:1080=2,7 che è uguale a 16:9. La dimensione dello schermo si misura in diagonale in pollici, 1 pollice = 2,54 cm. Se ho uno schermo da 17 pollici, la diagonale si trova facendo 17x2,54 cm=43,15 cm. La grandezza del singolo pixel si calcola dividendo la larghezza per 1080 pixel.

Codifica immagine

Modo in cui salviamo una foto sul PC. Formati:

• Bitmap monocromatica bianca e nera, occupa 1 bit.
• Bitmap a 24 bit.
• Bitmap a 16 colori, perde le gradazioni di colori.
• Bitmap a 256 colori.
• PNG: permette di comprimere i dati dell'immagine.

Esempi di compressione

Es PNG: Scritta rossa: c'è un 1 allora scrivo 11, ci sono due zeri, allora scrivo 20 ecc...

Immagine: 17 milioni di bit = 2 megabyte perché l'immagine ha 24 bit. Se l'immagine la salvo PNG, è molto più piccola di BMP. BMP: 2.140.710 byte, PNG: 26.612 byte. In PNG l'immagine è stata compressa di circa 100 volte, perché la codifica PNG ha utilizzato codifiche di compressione che ottengono la stessa immagine con molti meno byte. PNG occupa meno spazio perché viene compresso con compressione Lossless, senza perdita di informazione. L'informazione rimane uguale. L'immagine PNG ci mette più tempo ad aprirsi perché deve essere decompressa, però su disco occupa meno spazio di BMP.

Compressione lossy

Con perdita della qualità. Se salvo l'immagine di prima con codifica lossy (JPEG), l'immagine JPEG è più piccola di BMP. L'immagine JPEG ha minor informazione delle altre. Con la compressione si perde del tempo quando si...