L'informazione digitale

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)

. . . . . . . . . .

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

 .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