Appunti Nuove tecnologie per la comunicazione

H

La codifica binaria (base due):

È la codifica usata nei calcolatori

Viene usata una notazione binaria posizionale, i bit 0 e 1 vengono moltiplicati per le potenze di 2

• 10010101 = 1·2 +0·2 +0·2 +1·2 + +0·2 +1·2 +0·2 +1·2 = 149 in decimale

7 6 5 4 3 2 1 0

2

• NB: se finisce con 0 la sequenza è pari il numero corrispondente mentre se è 1 è dispari il

numero corrispondente

Con n bit si possono esprimere 2 numeri naturali (da 0 a 2 − 1)

n n

Con 8 bit, un byte, si possono esprimere 2 = 256 numeri naturali

8

Con 4 bit, un nibble (mezzo byte), si possono esprimere 2 = 16 numeri naturali

4

Come si fa la trasformazione inversa (cioè da decimale a binario)?

• al primo passo il dividendo è il numero da convertire; dunque, si divide sempre per due

• ai passi successivi il dividendo è dato dal quoziente della divisione precedente

• il processo termina quando il dividendo è nullo

• al termine, la sequenza dei resti delle divisioni, trascritti in ordine inverso rispetto a come

sono stati generati, costituisce il numero binario

In realtà l’approccio che deve essere seguito è quello di definire delle sequenze di bit che possono

rappresentare un qualsisia tipo di informazione, dandogli un significato. Passando dal mondo analogico

al digitale ci sono una serie di complicazioni

-l’informazione quantitativa:

codifica analogica

• richiede l’individuazione di una grandezza analoga

• ad ogni variazione della prima deve corrispondere una variazione della seconda

• Es orologio con lancette

• pro e contro: contiene meta-informazioni

codifica digitale

• richiede l’introduzione di un alfabeto di simboli

• richiede regole di codifica per associare una grandezza a una sequenza di simboli

• Es sveglia digitale

• pro e contro: è più compatto

dal mondo reale a quello digitale oltre a dover introdurre la codifica digitale da quella analogica, devo

tener contro che le grandezze non sono continue ma discrete

grandezze discrete -> valori appartenenti all’insieme dei numeri naturali (es termometro digitale)

grandezze continue -> valori appartenenti all’insieme dei numeri reali (es termometro mercurio)

Quando io digitalizzo un'informazione nel mondo reale devo avere un metodo che fa le operazioni di

quantizzazione e campionamento, che servono per poter rendere rappresentabile sul calcolatore il

valore che voglio rappresentare (es discretizzare approssimando l’informazione) -> entrambi portano

a un’approssimazione

quantizzazione:

• Se un valore continuo viene rappresentato con una codifica digitale allora è necessario

discretizzarlo

• La rappresentazione discreta (a gradini) prevede un processo di quantizzazione, caratteristica

intrinseca di tutte le codifiche digitali

• La quantizzazione prevede l’individuazione di un numero finito di intervalli e tutti i diversi valori

all’interno dello stesso intervallo vengono rappresentati con la stessa sequenza di simboli

Nella rappresentazione della temperatura fino ai decimi di grado le temperature 37,51 e 37,54

vengono rappresentate con la stessa sequenza di simboli 37,5

campionamento:

• Per rappresentare l’andamento nel tempo di una grandezza continua, usando una codifica

digitale, è necessario effettuare un campionamento

• Si divide l’intervallo di osservazione del fenomeno in sotto-intervalli

• Il valore viene rilevato in un istante predefinito (ad es. all’inizio del sotto-intervallo)

• La frequenza di campionamento è definita come numero di campioni per unità di tempo

Una frequenza di 7Hz indica che ogni secondo vengono rilevati 7 campioni

o

-la trasmissione dell’informazione digitale

La codifica digitale ha avuto un grande successo grazie all’avvento dei calcolatori.

I messaggi digitali sono più facili da trasmettere rispetto a quelli analogici

• Se la codifica è binaria, avendo solo due valori ammissibili, è facile capire se ci sono errori di

trasmissione (scostamento dai valori 0 e 1 causati dal rumore)

• Per individuare gli errori, trasmettitore e ricevitore possono concordare meccanismi di

ridondanza

-schemi di ripetizione

Ogni bit viene trasmesso più volte:

• il messaggio viene scomposto in blocchi di bit (byte o nibble) ogni blocco viene ripetuto più

volte

• Il messaggio binario 011011101100 può essere scomposto nei blocchi 0110 0111 1100

Il messaggio verrà inviato come segue: 0110 0110 0111 0111 1100 1100

Se viene ricevuta la sequenza 0110 0111 0111 0111 1000 1100

Vengono individuati 2 errori MA non possono essere corretti, quindi il messaggio deve essere inviato

di nuovo

-controllo di parità

Viene contato il numero di bit 1 presenti nei blocchi del messaggio

• se il blocco contiene un numero dispari di 1, viene aggiunto un bit di

parità a 1

• se il blocco contiene un numero pari di 1, viene aggiunto un bit di

parità a 0

Per trasmettere il messaggio 0110111011001010, dopo ogni byte viene

aggiunto il bit di parità

01101110 seguito da un bit di parità a 1 (perché il numero di bit a 1 nel byte è dispari)

11001010 seguito da un bit di parità a 0 (perché il numero di bit a 1 nel byte è pari)

e gli errori di trasmissione? gli errori singoli vengono identificati, MA se cambiano 2 bit nello stesso byte,

il messaggio risulta corretto. In ogni caso gli errori non possono essere corretti dal ricevente

-rappresentazione dell’informazione non numerica

Lo si fa mediante il codice: sequenza di simboli impiegati per rappresentare sinteticamente oggetti del

mondo reale. Es:

• numero di matricola (cifre decimali - lunghezza variabile)

• codice fiscale (alfanumerico - 16 caratteri)

• codice catastale (alfanumerico - 4 caratteri)

• partita IVA (11 cifre)

• codice ISBN – International Standard Book Number (11 cifre) numero di telefono

• codice IBAN – International Bank Account Number (alfanumerico - 27 caratteri)

La comunicazione di informazioni codificate però è possibile solo se mittente e destinatario

concordano il tipo di codifica

Nei calcolatori tutti i codici sono costituiti da sequenze di bit

Es: Quanti bit servono per codificare i giorni della settimana?

3 bit → 23 = 8 sequenze (una resta inutilizzata)

• lunedì = 000

• martedì = 001

• mercoledì = 010

• giovedì = 011

• venerdì = 100

• sabato = 101

• domenica = 110

-rappresentazione del testo

La codifica del testo viene realizzata associando un codice binario ad ogni singolo carattere ->

abbiamo vari tipi di codifica:

• ASCII - American Standard Code for Information Interchange

Ogni carattere è rappresentato da una sequenza di 7 bit

o È stato adottato dall’ISO - International Organization for Standardization

o

• ASCII esteso

usa una codifica a 8 bit

o ISO ha rilasciato diverse versioni di ASCII esteso

o ISO 8859-1 (detto Latin1) che contiene i caratteri dei linguaggi dell’Europa

▪ occidentale

ISO 8859-2 che contiene i caratteri dei linguaggi dell’Europa orientale ISO

▪ 8859-5 che contiene i caratteri cirillici

• Unicode

usa una codifica a 21 bit - 2 milioni di caratteri

o comprende ASCII esteso (Latin1), caratteri di lingue vive e morte, ideogrammi, Braille,

o simboli matematici, chimici, cartografici

È necessario distinguere i file memorizzati nella memoria del calcolatore a seconda del tipo di

codifica utilizzato (lo si nota nell’estensione del file di che formato è il file):

• File txt (SO Windows)- contiene esclusivamente caratteri

• File doc (Microsoft Word o OpenOffice Writer)- contengono il testo e le informazioni sulla

formattazione come:

font

o allineamento

o dimensione delle pagine

o intestazioni e piè di pagina

o sommario

o

• File scritti con linguaggi di marcatura (markup language)

HTML- pagine ipertestuali (in Internet costituiscono il World Wide Web)

o ODT e DOCX- documenti di testo basati su XML

o

• RTF (SO Windows)- sviluppato per supportare lo scambio di testo tra sistemi e applicazioni

(contiene codici di controllo)

• PostScript- linguaggio di programmazione che consente di descrivere l’impaginazione (diffuso

in editoria)

• PDF (Portable Document Format)- sviluppato da Adobe System Incorporated è diventato

standard ISO. Indipendentemente da schermo, periferica, dispositivo ecc il file è sempre lo

stesso e non si modifica (problema che hanno gli altri formati invece)

molto comune per la diffusione di documenti su Internet

o Non è direttamente modificabile (non facilmente)

o

qui vengono usati anche metodi di campionamento e di quantizzazione per rappresentare le

immagini, per la loro digitalizzazione.

Campionamento-> i dispositivi di acquisizione delle immagini effettuano una codifica

campionando l’immagine in una bitmap, che è una matrice di pixel (struttura che ha l’immagine

divisa in tutti i pixel come un mosaico) e ognuno di essi assume un colore specificato dalla

codifica. La qualità dipende dalla dimensione del pixel (grossi-> immagine sgranata, piccoli->

immagine fedele all’originale)

Quantizzazione-> usata per rappresentare i colori. La profondità di colore (color depth) è il

numero di bit usato per rappresentare il colore dei pixel (es per un’immagine in bianco e nero

viene usato 1 bit con: 0->nero e 1->bianco)

Per rappresentare i colori vengono combinati alcuni colori di base su vari livelli di

intensità:

• Modelli sottrattivi- a partire dal colore bianco

CMYK (Cyan, Magenta, Yellow and Key)- il nero è stato aggiunto perchè

o combinando ciano, magenta e giallo si ottiene il marrone

• Modelli additivi- a partire dal colore nero

RGB (Red, Green, Blue-> detto truecolor)- usato nel video del calcolatore. Non

o è propriamente additivo perché ogni pixel è diviso in 3 parti, e la combinazione

di rosso, verde e blu dà il colore desiderato

È chiaro che codifiche diverse portano ad ottenere immagini di dimensione diverse

Formato dei file delle immagini:

• formato raster -> come quadratini colorati, pixel. Fanno riferimenti alla bitmap

JPEG (Joint Photographic Experts Group): truecolor, compressione lossy,

o qualità migliore di tutte

GIF (Graphics Interchange Format): massimo 256 colori, compressione

o lossless

BMP (Windows Bitmap): l’unico formato non compresso di Windows

o TIFF (Tagged Image Fil