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CdL Economia A.A. 2012/2013 Elementi di Base dell’ICT Information and Communication

Technology Concetti Introduttivi

Laboratorio di Informatica

Domenica Sileo Università degli Studi della Basilicata

+Sommario

n Elementi di Base dell’ICT n Concetti principali n Cenni Hardware e Software n Algoritmo n Rappresentazione delle informazioni n Rappresentazione dei caratteri n Rappresentazione dei numeri n Rappresentazione di immagini e video

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2 Elementi di Base dell’ICT >> Sommario

+Informatica

n L’informatica è la scienza che si occupa di n  raccogliere, organizzare conservare e

distribuire le informazioni n tramite sistemi automatici di elaborazione di

dati n L’elaborazione dell’informazione avviene in

maniera sistematica e rigorosa, pertanto la sua gestione può essere automatizzata n Informazione Automatica

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3 Elementi di Base dell’ICT : Concetti Principali >> Informatica

+Informatica

n Informazione: insieme di dati di cui è noto, oltre al valore, anche il significato

n Dato: elemento del mondo reale che ci permette di caratterizzare un fenomeno oppure di risolvere un problema

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20° 20

dato informazione

Elementi di Base dell’ICT : Concetti Principali >> Informatica

+L’elaborazione

n Il trattamento di dati per ottenere informazioni viene indicato con il termine di elaborazione

n Ogni elaborazione: n necessita di dati in ingresso (input) n produce dati in uscita (output)

n Mentre l’uomo effettua elaborazioni di tipo manuale o mentale, il computer produce elaborazioni automatiche

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5 Elementi di Base dell’ICT : Concetti Principali >> L’elaborazione

+Information and Communication Technology n L’ICT è lo studio e sviluppo delle

tecnologie per l’elaborazione e la trasmissione delle informazioni attraverso mezzi digitali

n Si è sviluppato con il collegamento in rete dei computer

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Telecomunicazioni Informatica

Elementi di Base dell’ICT : Concetti Principali >> ICT

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+Il Personal Computer

n Il Personal Computer (PC) è, in generale, un elaboratore elettronico “general purpose” per uso individuale

n Le componenti principali sono: n Hardware n Software: d’ambiente ed applicativo

n Il funzionamento del PC è basato su due elementi fondamentali: n Istruzioni da eseguire n Dati da elaborare

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7 Elementi di Base dell’ICT : Concetti Principali >> Personal Computer

+Le componenti di un PC

n Hardware (HW) - componenti fisici di sistema n è composto da una serie di elementi

funzionali, presenti in ogni PC: n Unità di elaborazione, memoria centrale,

memoria di massa, bus di sistema, unità periferiche

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8 Elementi di Base dell’ICT : Cenni Hardware e Sw >> Componenti di un PC

+Le componenti di un PC

n Software (SW) - programmi che vengono eseguiti dal sistema n Il programma è una sequenza di operazioni che

devono essere eseguite dal computer secondo un ordine prestabilito

n Si dividono in n Software di sistema (o d’ambiente): dedicato alla

gestione dell’elaboratore n Software applicativo: opera al di sopra del SW

d’ambiente, è dedicato alla realizzazione di specifiche esigenze applicative

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9 Elementi di Base dell’ICT : Cenni Hardware e Sw >> Componenti di un PC

+Software Applicativo

n Programmi che aiutano l’uomo a risolvere una vasta tipologia di problemi n Applicazioni per uso aziendale n Applicazioni di Office Automation

n Elaboratori di testi n Software per il calcolo n Strumenti di presentazione

n Data base ecc.

n Applicazioni multimediali

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10 Elementi di Base dell’ICT : Cenni Hardware e Sw >> Software Applicativo

+Software di Base

n Insieme di programmi che consente all’utente (o alle applicazioni) di utilizzare le risorse (HD e SW) del sistema di elaborazione

n Il sistema operativo permette di ignorare le caratteristiche tecniche dell’hardware, si inserisce tra macchina e utente rendendo il computer una macchina standard n Es: Windows, Linux, Mac OS

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11 Elementi di Base dell’ICT : Cenni Hardware e Sw >> Software di Base

+Software di Base

n Funzioni del sistema operativo n Gestione dei Processi (multitasking) n Gestione della memoria (scheduler) n Gestione dei files (file system) n Gestione degli utenti (multiutenza) n Gestione dell’ I/O (stampanti, video, tastiera, ...) n Gestione servizi di Rete n Protezione del sistema n Interprete di comandi

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12 Elementi di Base dell’ICT : Cenni Hardware e Sw >> Software di Base

+Interprete dei comandi

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13 Elementi di Base dell’ICT : Cenni Hardware e Sw >> Interprete dei comandi

+Istruzioni da eseguire

n Un algoritmo può essere informalmente definito come una sequenza finita di “passi” che risolve in un tempo finito un determinato problema

n L’esecuzione delle azioni nell’ordine specificato dall’algoritmo consente di ottenere, a partire dai dati di ingresso, i risultati che rappresentano la risoluzione del problema

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14 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Istruzioni da eseguire

+Istruzioni da eseguire

n Per programmare n è necessario conoscere almeno un linguaggio

(sintassi e semantica) n Ma questo non basta n il processo di sviluppo del software è complesso n è necessario un metodo (ovvero una

“metodologia”) per affrontare questa complessità

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15 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Istruzioni da eseguire

algoritmo programma problema

Metodo risolutivo

Linguaggio di programmazione

+Il Concetto di Algoritmo

n Il punto di partenza n la descrizione del problema, normalmente

fornita in linguaggio naturale n è opportuno analizzarla accuratamente

n Il punto di arrivo n l’applicazione correttamente funzionante

n Un passo intermedio fondamentale n concepire una strategia per la soluzione del

problema

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16 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Il Concetto


n Algoritmo n strategia per la soluzione del problema

n Il problema centrale n capito il problema, decidere attraverso quale

sequenza di passi costruire la soluzione n è un problema ricorrente, che capita in molti

altri contesti n Esempio: lavare i panni

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Problema di Calcolo

- dati in ingresso - risultati attesi Es: lavare i panni

Tecnologia

Algoritmo Programma

dati in ingresso

dati in uscita

Es: lavatrice

Es: strategia di lavaggio (colore, delicati)

Es: programmi di lavaggio


n Strategia di soluzione del problema n deve essere concretamente eseguibile

usando la tecnologia disponibile; es: “separa i bianchi dai colorati”

n deve essere corretta es: “lava bianchi a 60 gradi”

n deve essere efficiente, ovvero produrre la soluzione utilizzando le minori risorse possibili (es: tempo, memoria) es: “lava colorati separatamente (a 30 gradi)”

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+Diagrammi di flusso (o a blocchi)

n La rappresentazione di un algoritmo può essere espressa graficamente tramite diagrammi di flusso (flow chart)

n un insieme di figure geometriche collegate da frecce n ellisse per indicare il punto di inizio n rettangoli per le operazioni da svolgere sui

dati n rombi per indicare condizioni

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20 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Diagrammi di flusso

+Diagrammi di flusso (o a blocchi)

n un insieme di figure geometriche collegate da frecce (cont.) n dati in ingresso e in uscita sono i dati noti del

problema, quelli che devono essere elaborati per arrivare alla soluzione

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21 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Diagrammi di flusso

I/O if

Start End Operazioni

no si

+Linguaggi di programmazione

n I linguaggi di programmazione possono essere suddivisi in linguaggi a basso e ad alto livello

n Un esempio di linguaggio a basso livello è il linguaggio macchina n Fornisce istruzioni eseguibili direttamente

dall’elaboratore per la risoluzione di un problema

n Per esempio n  in un linguaggio macchina è possibile specificare il

caricamento di dati (variabili) in locazioni di memoria ben precise (ad esempio i registri della CPU)

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22 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Linguaggi di programmazione

+Linguaggi di programmazione

n I linguaggi ad alto livello n come il C/C++, Java, Pascal, Basic e altri, sono molto

più simili al linguaggio naturale n  le istruzioni sono quindi molto più intuitive per il

programmatore n In ogni caso, l’esecuzione di un programma scritto

in un linguaggio ad alto livello è subordinata a una fase in cui le istruzioni del linguaggio sono tradotte in istruzioni a basso livello (compilazione), direttamente eseguibili dal calcolatore

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23 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> Linguaggi di programmazione

+I programmi

n La realizzazione di programmi, spesso complessi, consente una varietà di possibili applicazioni, tra cui: n Word Processing (Memorizzare, elaborare

testi), n Basi di Dati (Memorizzare grossi archivi di

dati, recupero veloce, produrre informazioni globali),

n Accesso Remoto (Trasmissione e recupero di informazioni),

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24 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> I programmi

+I programmi

n (cont.) n Calcolo (Risolvere problemi matematici), n Simulazioni (Rappresentare e elaborare

informazioni che simulano l’ambiente reale), n Progettazione ingegneristica, n Rappresentazione scientifica dei dati

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+I programmi

n Tuttavia, esistono problemi che non possono essere risolti tramite un calcolatore elettronico per diversi motivi, tra cui: n la risoluzione del problema non esiste, n la risoluzione del problema impiegherebbe

un tempo di calcolo eccessivo (anche infinito),

n la soluzione del problema è “soggettiva”

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+In conclusione

n Per generare programmi è necessario avere o generare algoritmi efficienti

n Non bisogna confondere l’esecutore (PC) con l’algoritmo (sequenza di passi)

n Pertanto un programma è nient’altro che un algoritmo dove l’esecutore è il computer stesso

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27 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> In Conclusione

+In conclusione

n Sviluppare software significa generare programmi che siano corretti ed efficienti n Corretto: validazione del risultato n Efficiente: tempo, memoria (in termini di

costo)

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28 Elementi di Base dell’ICT : Algoritmo >> In Conclusione

+Rappresentazione delle Informazioni n In un calcolatore, le informazioni sono

codificate in forma binaria n ossia in una sequenza finita di 0 e di 1

n La più piccola unità di informazione memorizzabile o elaborabile da un calcolatore è il bit (binary digit) 8 bit = 1 Byte

n L’alfabeto con cui un calcolatore codifica ogni informazione consiste di due soli simboli 0 e 1

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29 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle informazioni

+Rappresentazione delle Informazioni n Manipolare bit significa manipolare valori

vero/falso n bit 0: valore falso n bit 1: valore vero

n Operazioni booleane (mat. George Boole 1815-1864) e operatori, essi combinano due valori di ingresso (input) per produrre un terzo valore in uscita (output)

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30 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle informazioni

+Gli operatori booleani

n Ciascun operatore prende in input uno o due booleani e restituisce in output un altro booleano

n  AND, prende in input due operandi e produce in output un booleano, attenendosi al seguente comportamento: n Se entrambi gli operatori sono true allora

l’output è true; in tutti gli altri casi l’output è uguale a false

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31 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> Op. Booleani


n (cont.) OR, prende in input due operandi e produce in output un booleano, attenendosi al seguente comportamento n Se almeno uno degli operandi è uguale a

true, l’output è true; n altrimenti, se nessuno dei due operandi è

uguale a true l’output sarà false

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n NOT, prende in input un solo operando e produce in output un booleano, attenendosi al seguente comportamento: n Se l’operando di input è true allora l’output

sarà false n Se, invece l’operando di input è false, allora

l’output sarà uguale a true n In altri termini, l’operatore di NOT prende un

input e ne restituisce l’esatto contrario

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+Porta Logica

n Un dispositivo che, dati i valori d’ingresso, produce l’uscita di un’operazione booleana è chiamato porta logica (gate)

n Le prime porte logiche erano realizzate con dispositivi elettrici (relè), n attualmente sono realizzate con circuiti

elettronici, n dove le cifre 0,1 sono rappresentati da diversi livelli di tensione

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34 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> Porta Logica

+Memorizzazione e rappresentazione dei dati n Per archiviare i dati, un computer contiene

un gran numero di circuiti flip-flop, n ognuno in grado di memorizzare un singolo

bit n I circuiti di memoria sono organizzati in

unità chiamate celle di memoria

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35 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> Memorizzazione

+Memorizzazione e rappresentazione dei dati n Per identificare le singole celle di memoria

ad ognuna di esse è assegnata una denominazione univoca chiamata indirizzo

n Poiché la memoria principale di un computer è organizzata sotto forma di singole celle dotate di indirizzo, è possibile accedere a tali celle a secondo della necessità

n (RAM memoria ad accesso casuale)

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36 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> Memorizzazione

+I File

n Il file è un contenitore di informazione digitalizzata

n Le informazioni codificate al suo interno sono leggibili solo da software

n I dati codificati in un file sono organizzati come una sequenza di byte, immagazzinati come un solo elemento su una memoria di massa

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37 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle informazioni >> I file

+I File

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n Immaginate un file come un foglietto a quadretti nel quale scrivete i codici corrispondenti alle lettere che voi digitate dalla tastiera:

n Scrivo

n Ad esempio per scrivere C scrive 01000011, per scrivere A scrive 01000001 …

Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle informazioni >> I file

+I File

n Ogni programma salva il file in un determinato formato identificato univocamente dall’estensione del programma

n Il nome del file è del tipo: n nome . estensione n Estensione e icona identificano il programma

n Es: foto.gif, documento.doc, calcolo.xls D. Sileo A.A 2012/2013


+I File

n Alcune estensioni molto note: n ZIP/TAR -> Winzip n XLS -> Excel n PPT -> Power Point -> Presentazioni multimediali n MDB -> Access -> DataBase n EXE -> File eseguibili n MP3 -> Winamp / Windows Media Player -> File

musicale n HTML -> Browser -> File Internet Pagina web

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+Codifica delle Informazioni

n Esistono diverse convenzioni per codificare i diversi tipi di dati

n Nello specifico… processo secondo cui si fa corrispondere ad un’informazione una configurazione di cifre binarie

n Con un certo numero di bit possiamo codificare un certo numero di informazioni

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41 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle informazioni >> Codifica

+Codifica delle Informazioni

n Con una sequenza di n bit si possono rappresentare 2n informazioni diverse

n = 1 0, 1 n = 2 00, 01, 10, 11 n = 3 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111

n Con 8 bit si possono rappresentare 256 informazioni: n 28 = 256 n Si usano tutte lo combinazioni possibili tra

00000000 e 11111111

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42 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle informazioni >> Codifica

+Unità di misura

n BIT (binary digit) n BYTE = 8 bit n 1Kb (kilobit) 1024 bit n 1KB (kilobyte) 1024 byte (210 byte ) n 1Mb (megabit) 1024 Kb n 1MB (megabyte) 1024 KB (220 byte ) n 1GB (gigabyte) 1024 MB n 1TB (terabyte) 1024 GB n 1PB (petabyte) 1024 TB D. Sileo A.A 2012/2013

43 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> Unità di misura

+Rappresentazione dei caratteri

n Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) n codice di traduzione per i simboli

alfanumerici n ad ogni carattere è associato un numero n la rappresentazione del carattere coincide

con quella del numero n vale anche per le cifre (0-9) ed i caratteri

speciali (es: +)

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44 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> I caratteri


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45

Tabe

lla d

ei C

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i AS

CII

Est

esi

Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> I caratteri


n Il codice ASCII a 7 bit è limitato: n non include lettere accentate

n Codice ASCII a 8 bit (“ASCII esteso”): n al carattere è associato un num. tra 0 e 255

maggior numero di caratteri rappresentabili

n Al giorno d’oggi codice UNICODE (16 bit o superiore)

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n Unicode è un sistema per rappresentare i caratteri di tutti i differenti linguaggi del mondo

n Il codice assegnato al carattere viene rappresentato con U+, seguito dalle quattro (o sei) cifre esadecimali del numero che lo individua

n Es: Il carattere a ha codice Unicode U+0061

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n Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange) n ad ogni carattere è associato un numero n Codice ASCII a 7 bit n Codice ASCII a 8 bit (“ASCII esteso”)

n Unicode a 16 bit o superiore n viene supportato dai moderni standard della

programmazione e del markup come XML, Java, JavaScript, LDAP, CORBA 3.0, e da vari sistemi operativi

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Ricapitolando

Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> I caratteri

+Rappresentazione dei numeri

n Numeri rappresentabili all’interno di un calcolatore sono di due tipi n Numeri Interi: n utilizzando il sistema di numerazione binario, n qualsiasi numero intero può essere

rappresentato tramite una sequenza di bit di opportuna lunghezza

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49 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> I numeri

+Rappresentazione dei numeri

n Numeri rappresentabili all’interno di un calcolatore sono di due tipi (cont.) n Numeri Con la Virgola: n Scomponendo il numero in parte intera e

parte frazionaria n e sempre utilizzando il sistema di

numerazione binario, n è possibile ottenere una rappresentazione

anche per questo tipo di numeri D. Sileo A.A 2012/2013

50 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle informazioni >> I numeri

+Conversioni

n Per codificare i numeri esiste un sistema di numerazione simile a quello tradizionale (sistema decimale e posizionale) n Ogni cifra ha un valore che dipende dalla

posizione che occupa all’interno del numero n Per esempio

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51 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione dei numeri >> Conversioni

645 2 1 0 Posizione

6 * (102) + 4 * (101 ) + 5 *(100) = 600 + 40 + 5 = 645

+Conversioni

n Conversione dal sistema binario al sistema decimale n Per esempio

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1101 3 2 1 0 Posizione

1 * (23) + 1 * (22 ) + 0 * (21) + 1 * (20) = 8+4+1= 1310

+Conversioni

n Per ottenere il valore binario di un numero intero si procede utilizzando successive divisioni per 2 n Per esempio

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2610 26:2 = 0 13:2 = 1 6: 2 = 0 3: 2 = 1 1: 2 = 1

110102

Resto della divisione per

2

+Conversioni

n Operazione di addizione n Per esempio

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0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 = 0 con riporto 1

A =110112=2710 B = 001102=610

110112 + 001102 = 1000012 2710 + 610 = 3310

1+ 1+ 1+

+Conversioni

n Notazione in complemento e bit del segno per la rappresentazione dei numeri negativi

n Col complemento a due, il bit iniziale (più a sinistra) del numero ha peso negativo o positivo

n Per esempio

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000000112 +310

bit più significativo come bit di segno

100000112 -310

+Conversioni

n (cont. ) da questo deriva che tutti i numeri che cominciano n con un “1” sono numeri binari negativi n mentre tutti i numeri che cominciano con uno

“0” sono numeri binari positivi n Svantaggi: Solo 7 bit per la

rappresentazione dei numeri, con n cifre rappresentiamo i numeri compresi fra -2 n-1

e 2 n-1 -1 [-128, 127] n La somma non è sempre corretta con le

regole adottate in precedenza

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+Conversioni

n Eseguiamo la somma di +5 con -10

n In pratica ai numeri viene anteposto un bit di valore zero

n se poi il numero è negativo è necessario convertirlo in complemento a 2

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000001012 +510

bit più significativo come bit di segno

100010102 - 1010

100011112 - 1510 ERRORE !!!

0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 = 0 con riporto 1

+1010 = 10102

-1010 = 010102 = 10110CA2 Ma come avviene la codifica? >>

+Conversioni

n La codifica del numero –10, in complemento a due, avviene in tre passi n Si rappresenta il valore assoluto di 10: 1010 n Si invertono tutti i bit e si ottiene 0101 n Si aggiunge il bit 1 al valore risultante

n Si aggiunge il bit del segno

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-1010 = 10110CA2

10102 = 01012 + 12 = 0110CA2

+Complemento a due

n Lo stesso risultato si ottiene semplicemente invertendo la sequenza di bit a partire dal primo 1 (escluso) da destra n Es. la sequenza 1010 diventa: 0110

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59 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. dei numeri >> Complemento a due

00000101CA2 + +510

10000110CA2 = -1010

100011112 - 1510

0+0 = 0 0+1 = 1 1+0 = 1 1+1 = 0 con riporto 1

10001011CA2 = -000001012 = -5

+Conversioni per i numeri reali

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n Codifica in virgola mobile

n Fissata la base B (es. 10 o 2) n il numero viene rappresentato attraverso

due altri numeri mantissa ed esponente n N = m Be, con 1/2 <= m < 1 n es: 23.315 = 0.23315x102

10110.010 = 10.110010 x 23

Bit del segno esponente mantissa

Nel registro saranno prefissate zone diverse per la mantissa e per

l’esponente

+Conversioni per i numeri reali

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n Lo Standard per la presentazione di numeri reali in singola precisione n È utilizzato ad esempio, per rappresentare il

tipo float del C++ che occupa 4 byte (32 bit): 1 bit per il segno, 8 bit per l’esponente e 23 bit per la mantissa

+Conversioni

n Trasformare i seguenti numeri dal sistema decimale a quello binario: n 67 n 124 n 65 n 79

n Verificare la conversione ritrasformando le stringhe di byte ottenute nuovamente nel sistema decimale

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+Rappresentazione delle immagini

n Supponiamo di avere un triangolo n Suddividiamo l’immagine mediante una

griglia formata da righe orizzontali e verticali a distanza costante

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63 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle immagini

+Codifica delle immagini

n Ogni cella derivante da tale suddivisione prende il nome di PIXEL n da “PICTureELement” identifica una piccola

porzione rettangolare dello schermo n Rappresenta un’unità logica elementare di

riferimento per la rappresentazione delle immagini digitali

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64 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle immagini >> Codifica


n Ogni cella (pixel) n può essere codificata in binario secondo la

seguente convenzione: n il simbolo 0 per le celle dove il bianco è

predominante n il simbolo 1 per le celle in cui il nero è

predominante

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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


n Poiché una sequenza di bit è lineare, n è necessario definire convenzioni per ordinare

la griglia dei pixel in una sequenza n Assumiamo che i pixel siano ordinati dal basso

verso l’alto e da sinistra verso destra n 0000000000 0011111000 0011100000

0001000000

D. Sileo A.A 2012/2013


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


n Non sempre il contorno della figura coincide con le linee della griglia

n nella codifica si ottiene un’approssimazione della figura originaria

n Se riconvertiamo la sequenza di stringhe 0000000000 0011111000 0011100000 0001000000 in immagine otteniamo

n Aumentando il numero di pixel

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n Assegnando un bit ad ogni pixel è possibile codificare solo immagini in bianco e nero

n Per codificare le immagini con diversi livelli di grigio oppure a colori si usa la stessa tecnica: n per ogni pixel viene assegnata una sequenza

di bit

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n Per memorizzare un pixel non è più sufficiente un solo bit n Per esempio, se utilizziamo quattro bit

possiamo rappresentare n 24= 16 livelli di grigio o 16 colori diversi

n Mentre con otto bit ne possiamo distinguere n 28 = 256, n ecc.

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n Il colore può essere generato componendo tre colori: n Red, Green, Blue (RGB)

n Ad ogni colore si associa una possibile sfumatura n 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

n ogni pixel per essere memorizzato richiede 6 bit

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n Usando 8 bit per ogni colore si possono ottenere: n 256 sfumature per il rosso, 256 per il verde e

256 per il blu n combinate insieme, danno origine a circa

16,8 milioni di colori diversi n Ogni pixel per essere memorizzato

richiede 3 byte

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+Risoluzione

n Il numero di pixel presenti sullo schermo (colonne x righe) prende il nome di risoluzione

n Risoluzione tipiche sono n 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024

1600 x 1200 n La codifica di un’immagine di 256 colori,

formata da 640 x 480 pixel, n richiederà 640 x 480 = 307.200 byte

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72 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle immagini >> Risoluzione

+Risoluzione e DPI

n Risoluzione n indica le dimensioni dell’immagine espresse

in pixel (es. 640x480) n DPI (dotsper inch-punti per pollice) n è un parametro relativo che, abbinato alla

risoluzione, definisce le dimensioni dell’immagine in fase di acquisizione (tramite scanner) e di stampa

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+Risoluzione e Monitor

n Per modificare i numeri di colori (il numero di pixel sullo schermo): n (SO Windows) Start, Panello di controllo,

Schermo, Impostazione (scheda) n Un colore sul monitor è specificato da tre

componenti: rosso, verde e blu n l’intensità di ogni colore è rappresentata da

una quantità (da 0 a 255) n Ogni intensità RGB è rappresentata da un

byte (8 bit) D. Sileo A.A 2012/2013


+Risoluzione e Monitor

n Per modificare i numeri di colori, il numero di pixel sullo schermo: n Start, Panello di controllo, Schermo,

Impostazione (scheda) n Un colore sul monitor è specificato da tre

componenti: rosso, verde e blu n l’intensità di ogni colore è rappresentata da

una quantità (da 0 a 255) n Ogni intensità RGB è rappresentata da un

byte (8 bit) D. Sileo A.A 2012/2013


+Le bitmap

n Le immagini codificate pixel per pixel sono dette immagini bitmap

n Le immagini di questo tipo occupano molto spazio

n Per esempio, l’immagine della finestra “Proprietà - Schermo” sulla diapositiva precedente (in cui 3 byte sono usati per i colori) richiede 493.674 byte (circa 482 KB)

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76 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle immagini >> Le bitmap

+Le bitmap

n Esistono delle tecniche di compressione che permettono di ridurre le dimensioni

n Ad esempio, se più punti vicini di un’immagine assumono lo stesso colore,

n si può memorizzare la codifica del colore una sola volta e poi ricordare per quante volte deve essere ripetuta

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77 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle immagini >> Le bitmap

+I vari formati

n I formati come GIF, JPEG e PNG sono formati compressi di immagini bitmap

n Per esempio: rispetto al bitmap, il formato JPEG dedica meno bit alla descrizione delle sfumatura cromatiche di un’immagine

n L’immagine della finestra “Proprietà - Schermo” in formato JPEG occupa 30.401 byte (circa 29,6 KB)

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78 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione delle immagini >> I formati

+La compressione

n L’algoritmo di compressione può essere lossless (senza perdita di informazioni) oppure lossy

n Lossless: n dalla versione compressa, si può ricostruire

perfettamente la versione non-compressa n per esempio, GIF (fino a 256 colori)

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79 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. delle immagini >> La compressione

+La compressione

n Lossy: compressione con perdita di informazioni n dalla versione compressa, non è possibile

recuperare la versione originale n per esempio, JPEG, PNG

n È chiaro che i dati non sono più direttamente disponibili ma occorre svolgere un passaggio intermedio (decompressione)

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+La compressione

n Finché si resta al di sotto di una ben determinata soglia, le perdite introdotte risultano essere pressoché nulle per l’utente medio

n Mano a mano che si aumenta il fattore di compressione, n la codifica lascia passare solo frequenze

spaziali basse dando luogo ad ampie chiazze monocolore

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+La compressione

n (cont.) Aumentando il fattore di compressione risulta anche evidente la sovrastruttura a blocchi applicata all’immagine

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+Codifica dei suoni

n Fisicamente un suono è rappresentato come un’onda che descrive la variazione della pressione dell’aria nel tempo (onda sonora)

n Sull’asse delle ascisse viene rappresentato il tempo

n e sull’asse delle ordinate viene rappresentata la variazione di pressione corrispondente

al suono stesso

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83 Elementi di Base dell’ICT : Rappresentazione dei suoni >> Codifica

+Codifica dei suoni

n Un’idea chiave: il suono è continuo (la pressione varia senza salti)

n È possibile ottenere una registrazione analogica continua dell’onda

n Una registrazione analogica memorizza ogni variazione dell’onda originale (almeno in linea di principio)

n La rappresentazione digitale di un suono funziona in un modo diverso

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+La rappresentazione digitale

n Si effettuano dei campionamenti sull’onda (cioè si misura il valore dell’onda a intervalli di tempo costanti)

n e si codificano in forma digitale le informazione estratte da tali campionamenti

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n (cont.) Quanto più frequentemente il valore di intensità dell’onda viene campionato, tanto più precisa sarà la sua rappresentazione

n Il numero di campioni raccolti per ogni secondo definisce la frequenza di campionamento che si misura in Hertz n (Hz, numero di campionamento ogni

secondo)

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86 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. dei suoni >> La rappres. digitale


n (cont.) La sequenza dei valori numerici ottenuti dai campioni può essere facilmente codificata con sequenze di bit

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87 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. dei suoni >> La rappres. digitale

+Codifiche standard

n Codifiche standard n MP3, WAV (MS-Windows), AIFF (Audio

Interchange File Format, Apple) n MPEG-3: n variante MPEG per suoni n Grande diffusione, molto efficiente (fattore di

compressione circa 10:1) n MIDI: n codifica le note e gli strumenti che devono

eseguirle n Efficiente, ma solo musica, non voce

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88 Elementi di Base dell’ICT : Rappres. dei suoni >> Codifiche standard

+Sommario

n Elementi di Base dell’ICT n Concetti principali n Cenni Hardware e Software n Algoritmo n Rappresentazione delle informazioni

n Rappresentazione dei caratteri n Rappresentazione dei numeri n Rappresentazione di immagini e video

n Parte del materiale di questa lezione è stato sviluppato a partire dalle lezioni della Dott.ssa Anna Vicari e della Dott.ssa Irina Coviello

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89 Elementi di Base dell’ICT >> Sommario

+Termini della Licenza

n This work is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0/ or send a letter to Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA.

n Questo lavoro viene concesso in uso secondo i termini della licenza “Attribution-ShareAlike” di Creative Commons. Per ottenere una copia della licenza, è possibile visitare http://creativecommons.org/licenses/by-sa/1.0/ oppure inviare una lettera all’indirizzo Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA.

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90 Elementi di Base dell’ICT >> Termini della Licenza

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