Codifica dei caratteri

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Codifica dei caratteri

• Alfabeto anglosassone
• Lettere maiuscole e minuscole
• Cifre numeriche (0, 1, 2, , 9)
• Simboli di punteggiatura (, . ! ? )
• Segni matematici (, -, , , gt, )
• Caratteri nazionali (à, è, ì, ò, ù, ç, ñ, ö, )
• può essere codificato usando un byte (220
  caratteri circa)
• Il metodo di codifica più diffuso tra i
  produttori di hardware e di software prende il
  nome ASCII (American Standard Code for
  Information Interchange)

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Codifica dei caratteri (ASCII)
ASCII Simbolo
00000000 NUL (spazio bianco)

00111110 gt
00111111 ?
01000000 _at_
01000001 A
01000010 B
01000011 C

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Codifica AlfanumericaCodifica ASCII
 
2.Codici Alfanumerici L'evoluzione dei
calcolatori li ha portati a diventare, oltre che
elaboratori di numeri, anche elaboratori di altri
tipi di informazione, prima fra tutti quella
testuale. I simboli che vengono usati per
rappresentare testi sono, come noto, i caratteri
alfanumerici, cioè l'insieme costituito dalle
lettere dell'alfabeto e dalle dieci cifre
decimali. A questi vanno aggiunti diversi altri
simboli come lo spazio, i segni di interpunzione,
i simboli per indicare il passaggio alla riga o
alla pagina successiva, ecc. Questo insieme di
caratteri alfanumerici può essere facilmente
rappresentato attribuendo in maniera univoca a
ciascuno dei suoi elementi un numero intero
(codice). Osserviamo che il numero delle lettere
dell'alfabeto inglese sono 26, per un totale di
52, considerando anche quelle maiuscole. Se ad
esse aggiungiamo le dieci cifre numeriche, una
quarantina di simboli extra, arriviamo ad un
totale di un centinaio di simboli da
rappresentare. Tale numero suggerisce che soli 7
bit sono sufficienti per rappresentare l'insieme
dei caratteri alfanumerici (7 bit permettono di
rappresentare 128 simboli diversi). E' chiaro che
è necessario che la rappresentazione dei simboli
sia la stessa in tutto il mondo, pena la totale
incomunicabilità. E', dunque, necessario
l'adozione di una comune rappresentazione.
Attualmente esistono due diverse
rappresentazioni codifica ASCII e relative
estensioni e codifica Unicode.  
97
65
32
 
125

• Come si vede
• I caratteri di controllo (non riproducibili)
  hanno i codici più bassi.
• Il blank (Spazio) è il primo dei caratteri
  riproducibili.
• Le maiuscole/minuscole sono ordinate (codice
  Progressivo).

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2.2.Codifiche derivate dalla codifica
ASCII Esistono numerose estensioni della codifica
ASCII. Tali estensioni derivano dalla necessità
di codificare simboli legati a particolari
lingue, e dal fatto che operando su 8 bit, la
codifica ASCII consente l'utilizzo dell'ottavo
bit, lasciando gli altri 7 inalterati. Tutte le
estensioni della codifica ASCII non modificano
tale codifica ma aggiungono semplicemente altri
128 simboli. Tra le estensioni più diffuse vi è
la ISO Latin 1.  
2.3.Codifica Unicode La codifica Unicode supera
i limiti della codifica ASCII e relativi
derivati, in quanto estende il numero di simboli
codificabili. Attualmente sono più di 95.000
simboli codificati con lo standard Uncode. Essi
sono divisi in Ø              Script Moderni
Latino, Greco, Giapponese, Cinese, Koreano,
etc. Ø              Script Antichi Sumero,
Egiziano, etc. Ø              Segni Speciali La
codifica Unicode è in ogni caso compatibile con
la codifica ASCII, e richiede ovviamente più di
un byte (da 1 a 4) per la codifica.  
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Codifica delle parole

• Parole sono sequenze di caratteri
• Codifica della parole cane
• 01100011 01100001 01101110 01100101
• c a n e
• Il problema inverso data una sequenza di bit, il
  testo che essa codifica può essere ottenuto nel
  modo seguente
• si divide la sequenza in gruppi di otto bit
  (byte)
• si determina il carattere corrispondente ad ogni
  byte

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Codifica dei caratteri

• Abbiamo considerato il codice
• ASCII 8 bit per carattere
• Unaltro codice
• UNICODE, 16 bit per carattere (ASCII caratteri
  etnici greco, russo, ecc.)
• Microsoft Windows usa un codice proprietario a 16
  bit per carattere, simile ad UNICODE

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Codifica delle immagini
Suddividiamo limmagine mediante una griglia
formata da righe orizzontali e verticali a
distanza costante
7
Codifica delle immagini

• Ogni quadratino derivante da tale suddivisione
  prende il nome di pixel (picture element) e può
  essere codificato in binario secondo la seguente
  convenzione
• Il simbolo 0 viene utilizzato per la codifica
  di un pixel corrispondente ad un quadratino in
  cui il bianco è predominante
• Il simbolo 1 viene utilizzato per la codifica
  di un pixel corrispondente ad un quadratino in
  cui il nero è predominante

8
Codifica delle immagini
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
9
Codifica delle immagini
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Poiché una sequenza di bit è lineare, è
necessario definire convenzioni per ordinare la
griglia dei pixel in una sequenza. Assumiamo che
i pixel siano ordinati dal basso verso lalto e
da sinistra verso destra 0000000000 0011111000
0011100000 0001000000
10
Codifica delle immagini
Non sempre il contorno della figura coincide con
le linee della griglia. Quella che si ottiene
nella codifica è unapprossimazione della figura
originaria Se riconvertiamo la sequenza di
stringhe 0000000000 0011111000 0011100000
0001000000 in immagine otteniamo
11
Codifica delle immagini
La rappresentazione sarà più fedele
allaumentare del numero di pixel, ossia al
diminuire delle dimensioni dei quadratini della
griglia in cui è suddivisa limmagine
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Codifica delle immagini

• Assegnando un bit ad ogni pixel è possibile
  codificare solo immagini in bianco e nero
• Per codificare le immagini con diversi livelli di
  grigio oppure a colori si usa la stessa tecnica
  per ogni pixel viene assegnata una sequenza di bit

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Codifica delle immagini (grigio e colore)

• Per memorizzare un pixel non è più sufficiente un
  solo bit
• Per esempio, se utilizziamo quattro bit possiamo
  rappresentare 24 16 livelli di grigio o 16
  colori diversi
• Mentre con otto bit ne possiamo distinguere 28
  256, ecc.

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Luso del colore

• Il colore può essere generato componendo 3
  colori red, green, blue (RGB)
• Ad ogni colore si associa una possibile sfumatura
• Usando 2 bit per ogni colore si possono ottenere
  4 sfumature per il rosso, 4 per il blue e 4 per
  il verde che, combinate insieme, danno origine a
  64 colori diversi
• Ogni pixel per essere memorizzato richiede 6 bit

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Luso del colore

• Usando 8 bit per ogni colore si possono ottenere
  256 sfumature per il rosso, 256 per il blu e 256
  per il verde che, combinate insieme, danno
  origine a circa 16,8 milioni di colori diversi
  (precisamente 16777216 colori)
• Ogni pixel per essere memorizzato richiede 3 byte

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Risoluzione

• Il numero di pixel presenti sullo schermo
  (colonne x righe) prende il nome di risoluzione
• Risoluzione tipiche sono
• 640 x 480 1024 x 768 1280 x 1024
• Esempio
• Per distinguere 256 colori sono necessari otto
  bit per la codifica di ciascun pixel
• La codifica di unimmagine formata da 640 x 480
  pixel richiederà 2.457.600 bit (307.200 byte)

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Grafica bitmap

• Le immagini codificate pixel per pixel sono dette
  immagini in grafica bitmap
• Le immagini bitmap occupano parecchio spazio
• Esistono delle tecniche di compressione che
  permettono di ridurre le dimensioni
• Ad esempio, se più punti vicini di unimmagine
  assumono lo stesso colore, si può memorizzare la
  codifica del colore una sola volta e poi
  ricordare per quante volte deve essere ripetuta
• I formati come GIF, JPEG e PNG sono formati
  compressi
• Argomento correlato formati come Postscript e
  PDF per i documenti

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Codifica di immagini in movimento

• Un filmato è una sequenza di immagini statiche
  (dette fotogrammi o frame)
• Per codificare un filmato si digitalizzano i
  suoi fotogrammi
• Esempio
• 30 immagini ad alta risoluzione al secondo
• 30 imm./sec x 2457600 bit/imm. 73728000 bit/sec
• Un minuto richiederebbe 60 sec x 73728000
  4423680000 bit (5529600 byte)
• Esempi di formati per il video AVI, MOV
• Compressione MPEG (Moving Picture Expert Group),
  differenza tra fotogrammi

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Codifica dei suoni

• Fisicamente un suono è rappresentato come unonda
  che descrive la variazione della pressione
  dellaria nel tempo (onda sonora)

t

• Sullasse delle ascisse viene rappresentato il
  tempo e sullasse delle ordinate viene
  rappresentata la variazione di pressione
  corrispondente al suono stesso

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Codifica dei suoni

• Si effettuano dei campionamenti sullonda (cioè
  si misura il valore dellonda a intervalli di
  tempo costanti) e si codificano in forma digitale
  le informazione estratte da tali campionamenti

t

• Quanto più frequentemente il valore di intensità
  dellonda viene campionato, tanto più precisa
  sarà la sua rappresentazione
• Il numero di campioni raccolti per ogni secondo
  definisce la frequenza di campionamento che si
  misura in Hertz (Hz)

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Codifica dei suoni

• Onde sonore segnali continui
• campionamento scelta di istanti in cui
  considerare il valore del segnale
• quantizzazione codifica dei campioni con un
  numero predefinito di bit

ampiezza del segnale
tempo
22
Codifica dei suoni

• campionamento
• quantizzazione

23
Codifica dei suoni
100
011
010
001

• Il segnale può ora essere codificato in forma
  numerica mediante una sequenza di bit
  (nellesempio con tre bit).

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(No Transcript)
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Esempio di codifica segnale vocale telefonico
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(No Transcript)
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(No Transcript)
28
Dispositivi di codifica (ADC)
29
Dispositivi di codifica (DAC)

• Esiste anche il processo inverso, che trasforma
  linformazione da digitale ad analogica.
• Nel caso del suono questo compito è svolto dal
  D.A.C. (Digital to Analog Converter) che
  trasforma il segnale digitale in segnale
  elettrico analogico tale segnale viene
  successivamente trasformato in onda sonora dalle
  casse acustiche.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Codifica dei suoni

• Laccuratezza della ricostruzione dipende
• da quanto sono piccoli gli intervalli di
  campionamento
• da quanti bit uso per descrivere il suono in ogni
  campione nella fase di quantizzazione (8, 16,32)
• al solito maggiore accuratezza significa
  maggior quantità di memoria occupata!
• Anche per i suoni si possono utilizzare tecniche
  di compressione per migliorare loccupazione di
  memoria della sequenza di campioni

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Codifica dei suoni

• Algoritmi lossy per suoni sfruttano il fatto
  che per lorecchio umano suoni a basso volume
  sovrapposti ad altri di volume maggiore sono poco
  udibili e possono essere eliminati
• è quello che accade nello standard MPEG Layer 3 ,
  detto anche MP3
• A titolo informativo, si ricorda che un secondo
  di segnale musicale digitale non compresso
  richiede 176.400 byte.
• Un modem non digitali ha una velocità massima
  teorica in
• ricezione di 57.600 bit/sec. Ne consegue che la
  velocità di
• download è di qualche migliaio di byte al secondo
  e quindi per
• scaricare un brano di 4 minuti occorrerebbero
  quasi 3 ore.
• - Mp3 è un metodo di compressione che permette di
  ridurre le
• dimensioni dei file di un fattore 12 rendendo il
  download 12
• volte più veloce.

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Codifica dei suoni (esempio)

• Se volessimo codificare la musica di qualità CD
  dovremmo
• Usare due registrazioni corrispondenti a due
  microfoni distinti (stereo)
• Campionare il segnale musicale producendo 44100
  campioni al secondo
• Per ogni campione (che è un numero) si usano 16
  bit
• Per cui, il numero di bit che sarebbero necessari
  per codificare ogni secondo è pari a
• 2 x 44100 campioni x 16 bit/campione 1414200 bit

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Codifica dei suoni

• Codifiche standard
• WAV (MS-Windows), AIFF (Audio Interchange File
  Format, Apple)
• MIDI
• MP3
• MIDI
• Codifica le note e gli strumenti che devono
  eseguirle
• Efficiente, ma solo musica, non voce
• MP3
• MPEG-3 variante MPEG per suoni
• Grande diffusione, molto efficiente

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(No Transcript)
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(No Transcript)
40
Fine