Memoria e informazioni I dati multimediali



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27.11.2017
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Memoria e informazioni


I dati multimediali



Rappresentazione in macchina



Numeri interi



Esempi di sistemi di numerazione



Caratteristiche

  • La logica dei sistemi di numerazione posizionali pesati non dipende dalla base

  • Fissati k simboli si può definire un sistema posizionale in base k

  • La base di rappresentazione si specifica: (4791)10 (1431)5 (10101)2



Sistema binario

  • Con i due simboli 0 e 1 si definisce il sistema con base 2





Esempi



Modello grafico di addizionatore



L’overflow



La rappresentazione esadecimale



Binario - Esadecimale



Trasformazione



Conversioni di base



Esempi

  • Da base 2 (1011)2 = 1*23 + 1*21 + 1*20 = 13

  • Da base 8 (31)8 = 3*81 + 1*80 = 25

  • Da base 16 (18)16 = 1*161 + 8*160 = 24



Conversione da base 10 a k

  • Detto N il valore da trasformare e cn,cn-1,…c1,c0 le cifre da trovare N= cn*kn + cn-1*kn-1 +…+ c1 *k + c0

  • Allora dividendo entrambi i membri per K N/K= cn*kn-1 + cn-1*kn-2 +…+ c1 con resto c0 (N/K)/K= cn*kn-2 + cn-1*kn-3 +…+ c2 con resto c1



Esempio per base 2



Esempio per base 8



Esempio per base 16



I numeri frazionari



Per i numeri frazionari



Conversione numero frazionario



Esempio



Un bit di segno



Un bit di segno (cont.)



Complemento alla base



Complemento alla base(cont.)



Alcuni esempi



Caratteristiche



Caratteristiche

  • Un unico algoritmo per la somma e la sottrazione ! 0000 1000+ 8+ 1000 1000= -120= ------------------- ---------- 1001 0000 -112



Binary Coded Decimal



B.C.D. in memoria



Caratteristiche



Operazione in memoria



Esempio



Carry e Half-Carry



Numeri reali



Floating point



Floating point



Caratteristiche



Diverse rappresentazioni



Problemi



Implicazioni



Caratteri



Codice ASCII



Per comunicare con il mondo



UNICODE



I dati multimediali



Da analogico a digitale

  • Un media analogico può essere rappresentato matematicamente sempre come una funzione continua del tempo, mentre una rappresentazione digitale è una rappresentazione discreta di questa.

  • La trasformazione da analogico a digitale si realizza per mezzo una operazione detta campionamento ed una di quantizzazione:

      • a intervalli regolari di tempo, si va a osservare quali valori assume la funzione analogica e se ne conservano le osservazioni o campioni
      • l’operazione di quantizzazione approssima i campioni ad un certo numero prefissato di livelli


Convertitori Analogici Digitali (ADC) e Digitali Analogici (DAC)



Codifica delle Immagini

  • Nel mondo reale, una immagine è un insieme continuo di informazioni

    • luce, colore
  • Il calcolatore tratta informazioni discrete

  • E’ allora necessario scomporre l’informazione in un insieme finito di elementi che verranno codificati con sequenze di bit



Le Immagini BitMap (1)

  • La scomposizione più ovvia consiste nel suddividere l’immagine in un reticolo di punti detti pixel (picture element)



Le Immagini BitMap (2)

  • Ogni punto del reticolo viene codificato con uno o più bit.

      • per immagini a due soli colori, bianco e nero, 1 bit/pixel
      • per immagini a livelli di grigio, (256 livelli), 8 bit/pixel


Charge Coupled Device dispositivo ad accoppiamento di carica

  • Gli occhi elettronici che acquisiscono una areola del mondo: percependone le caratteristiche di colore, luminosità, etc,

  • Più piccola è l’areola, più vicine sono tra loro, più numerose sono



Le immagini a Colori

  • La colorimetria spiega che un colore può essere ottenuto tramite combinazione di almeno tre colori base detti primari

  • Se i tre colori base sono il Rosso, il Verde ed il Blu si ha lo spazio RGB

    • Color = a R + b G + c B
  • Con 8 bit/colore base, per ogni colore si useranno 24 bit, ovvero circa 16 milioni di colori diversi



I formati BitMap

  • Ciascuna immagine viene memorizzata con diversi formati bitmap alcuni dei quali prevedono forme di compressione

  • Tra i formati più comuni,

    • Tagged Image File Format TIFF
    • Graphics Interchange Format GIF
    • Joint Photographers Expert Group JPEG
    • Microsoft Bit Map BMP e Device Independent BitMap DIB
    • PC Paintbrush PCX


Alcune dimensioni dei BITMAP



Le Immagini Vettoriali

  • Una immagine viene descritta in modo astratto attraverso gli elementi grafici di alto livello (linee, archi, colori) che la costituiscono



Caratteristiche della Grafica Vettoriale

  • Ogni figura è codificata tramite un identificatore e alcuni parametri di posizione (punti, lunghezze di segmenti..)

  • Pro

    • Indipendenza dal dispositivo di visualizzazione e dalla sua risoluzione
    • possibilità di modifiche ad alto livello
  • Contro:

    • Una immagine reale non è sempre scomponibile in elementi primitivi
    • Per Visualizzare occorre avere lo stesso programma di Generazione del File Vettoriale


I formati Vettoriali

  • Tra i formati grafici più diffusi, vanno ricordati

    • PostScript PS
      • EPS
      • PDF
    • Drawing eXchange Format (DXF)
    • Initial Graphics Exchange Specifications (IGES)


Un disegno astratto



Le immagini in Movimento

  • L’occhio umano ricostruisce l’informazione di movimento se riceve una successione sufficientemente rapida di immagini fisse

      • Cinema: 24 fotogrammi/sec
      • TV: 25 o 30 fotogrammi/sec
  • Lo standard MPEG (Moving Picture Expert Group) è sostanzialmente la codifica di ciascun frame fisso, oltre alla codifica di suoni, attraverso tecniche di Compressione Dei Dati.

    • senza compressione, 1 min. di filmato a 24 fotogrammi /sec occuperebbe 644MB


Pulse Code Modulation





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