La rappresentazione delle informazioni

Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
La rappresentazione delle
informazioni
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2016-17
Francesco Ciclosi
Macerata, AA. 2016-2017

Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016 CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
La comunicazione tra uomo e macchina
 Affinché gli esseri umani possano interagire con
gli elaboratori è necessario operare una traduzione
tra i differenti linguaggi utilizzati da entrambi
 Gli elaboratori utilizzano un codice semplice e
disambiguo (il linguaggio binario)
 Gli esseri umani utilizzano un codice complesso e
ambiguo

 Avviene una conversione delle informazioni
scambiate con l’elaboratore
 In tale processo si utilizzano le tabelle dei codici
La comunicazione uomo-macchina
può avvenire con successo se e solo se

La rappresentazione delle informazioni
 Le informazioni possono essere codificate come
pattern di bit
 Esistono metodologie differenti per codificare:
• Testo
• Numeri
• Immagini
• Suono

Rappresentazione del testo

Il carattere
 È un’unità minima di informazione
 Corrisponde a un grafema, o a un simbolo, della
forma scritta di una lingua naturale
 Esempi di carattere sono:
• lettere
• numeri
• segni di interpunzione
• caratteri di controllo (es: carriage return, line feed)

Rappresentazione del testo
 Le informazioni testuali sono rappresentate
tramite un codice che assegna a ogni carattere un
pattern univoco di bit
 Esistono vari codici di questo tipo e non tutti i
dispositivi li sanno interpretare
 Per risolvere i problemi di standardizzazione
l’ANSI ha adottato il codice ASCII

ASCII
 ASCII (American Standard Code for Information
Interchange) è un codice per la codifica dei caratteri
 Lo standard è stato pubblicato da ANSI nel 1968
 Il sistema originario US-ASCII codificava i caratteri
a 7 bit e è ora standard ISO (ISO/IEC 646)
 Nei PC si usa la versione extended ASCII che
utilizza 8 bit per la codifica

La codifica US-ASCII

ASCII esteso
 Utilizza l’ottavo bit di ogni byte per rappresentare
altri 128 caratteri aggiuntivi
 Ciò ha prodotto notevoli problemi di compatibilità
dovuti anche all’utilizzo di estensioni proprietarie
 ISO ha rilasciato uno standard (ISO 8859)
contenente un’estensione a 8 bit del set ASCII
• ISO 8859-1 (Latin1): caratteri lingue Europa Occidentale
• ISO 8859-2: caratteri linguaggi Europa Orientale
• ISO 8859-5: caratteri cirillici

La codifica Latin1

Un esempio di codifica ASCII
B U O N
0100 0010 0101 0101 0100 1111 0100 1110
G I O R N O
0100 0111 0100 1001 0100 1111 0101 0010 0100 1110 0100 1111

Criticità di ASCII
 Anche nella versione estesa è troppo ridotto per
ospitare gli alfabeti di alcune lingue
• Come a esempio quelle asiatiche
 Poiché un documento può utilizzare un solo
standard, nello stesso documento non sono
supportate lingue appartenenti a gruppi
linguistici differenti
 Per ovviare a tali criticità nasce UNICODE

Lo standard Unicode
 Assegna un numero univoco ad ogni carattere usato
per la scrittura di testi, in maniera indipendente
• dalla lingua
• dalla piattaforma informatica
• dal programma utilizzato
 È compilato e aggiornato dall’Unicode Consortium che
opera per garantire l’interoperabilità nel trattamento
informatico di testi in lingue diverse

Unicode + UTF-8
 Se il set di caratteri Unicode è combinato con lo
standard Unicode Transformation Format 8-bit
(UTF-8):
• I caratteri ASCII originali sono rappresentati con 8 bit
• I caratteri di altre lingue (come cinese, giapponese e
ebraico) sono rappresentati con 16 bit
• Sono disponibili pattern a 24 e 32 bit per rappresentare
altri simboli insoliti e per future espansioni

Differenza tra file di testo
 Un file di testo è un file composto da una lunga
sequenza di simboli codificati in ASCII o Unicode
 Esistono file di testo semplici
• Manipolati da editor di testo (come Blocco Note)
• Che contengono solo una codifica carattere per carattere
 Esistono file di testo più elaborati
• Manipolati dai word processor (come Microsoft Word)
• Contengono oltre alla codifica carattere per carattere,
molti codici proprietari rappresentanti la formattazione

Esempio di differenze tra file di testo

Rappresentazione dei valori numerici

Alcune problematiche di rappresentazione
 Se i dati da registrare sono solo numerici,
rappresentarli come caratteri non è efficiente
• Utilizzando un byte per simbolo, la rappresentazione di
un numero in ASCII richiede sempre un byte
 In tal caso utilizzeremo la notazione binaria
• ASCII: 1 byte  10 numeri | 2 byte  100 numeri
• Binario: 1 byte  256 numeri | 2 byte  65536 numeri

La notazione binaria
 Nella notazione binaria i numeri sono
rappresentati utilizzando solo le cifre: 0, 1
 Nella notazione decimale i numeri sono
rappresentati utilizzando le cifre: 0, 1, 2, 3, 4, 5,
6, 7, 8, 9

1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
010
1
1
110
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Numeridecimali
Numeribinari

Tecniche di memorizzazione numerica
 I numeri interi sono memorizzati utilizzando il
sistema della notazione in complemento a due
• Consente di rappresentare sia i numeri negativi che
quelli positivi
 I numeri che presentano una parte frazionaria
sono memorizzati utilizzando la notazione in
virgola mobile

La rappresentazione delle immagini

L’immagine come insieme di puntini
 L’immagine può essere descritta come una
collezione di punti
 Ogni punto è detto pixel (picture element)
 Una collezione di pixel codificati viene
denominata bitmap (mappa di bit)
 Stampanti e monitor operano con il concetto di
pixel

La codifica di un pixel
 Per rappresentare un pixel serve un numero di
bit variabile con la quantità di informazione
presente
• Immagine in b/n (fax)  1 bit
• Immagine a toni di grigio (255)  1 byte
• Immagine a colori in true color (circa 16 milioni di
colori)  3 byte

La codifica di un’immagine a colori
 Ci sono due differenti approcci per codificare ciascun
pixel:
• RGB
o Ogni pixel è rappresentato come combinazione di 3 colori
(rosso, verde, blu)
o Per rappresentare ogni colore si utilizza un byte
• Luminosità + colore
o La luminosità (o luminanza) è la quantità di luce bianca nel pixel
o La crominanza blu/rossa è, rispettivamente, la differenza tra la
luminanza e la quantità di luce blu/rossa

Problematiche delle bitmap
 L’immagine non è
ingrandibile se non
aumentando la
dimensione dei singoli
pixel che la
compongono
 Il risultato ottenuto è
un’immagine sgranata

La rappresentazione vettoriale
 Consiste nel descrivere l’immagine come
insieme di strutture geometriche codificabili
utilizzando tecniche di geometria analitica
 Il dispositivo che visualizzerà l’immagine potrà
scegliere come rappresentare le strutture
geometriche
• Non sarà quindi richiesta la riproduzione di un
pattern di pixel particolare

I font bitmap
 Sono un particolare tipo di font che prevede la
memorizzazione dei caratteri come matrice di punti
 Utilizzano le mappe di bit
 Occupano una grossa porzione di memoria
 Sono usati nelle stampanti

I font scalabili
 Sono memorizzati come
una serie di formule che
descrivono la struttura dei
caratteri
 Sono ridimensionabili
 Occupano poco spazio in
memoria
 In sede di stampa sono
convertiti in mappa di bit
(rasterizzazione)

La rappresentazione dei suoni

Segnale analogico
 È molto sensibile alle
interferenze
 Può assumere infiniti
stati
 Presenta di fatto una
minore risoluzione
∞ stati possibili

Segnale digitale
 Poco sensibile alle interferenze
 Può assumere due soli stati: 0 e 1
 Presenta una maggiore risoluzione
2 soli stati
possibili

Digitale vs analogico: interferenze
 I segnali digitali sono più resistenti alle
interferenze di quelli analogici
• È più semplice riconoscere tra due soli stati anche in
base al «principio di prossimità»
Segnale digitale «pulito»
Segnale analogico «pulito»
Segnale digitale con interferenze
Segnale analogico con interferenze

Segnale continuo
 È una grandezza fisica variabile nel tempo in
modo continuo
 Non è funzione di una variabile discreta
 Il valore della grandezza può essere misurato in
qualsiasi istante
 Può essere studiato sia nel dominio del tempo
che in quello della frequenza

Segnale discreto: definizione
 È una successione di valori di una grandezza in
corrispondenza di una serie di valori discreti nel
tempo
 È una funzione con valori forniti in
corrispondenza a una serie di tempi scelti nel
dominio dei numeri interi
 Ciascun valore della successione è chiamato
campionamento

Segnale discreto: campionamento
 Non è in funzione di una variabile continua
 ma è ottenuto campionando un valore continuo

«Risoluzione» di un segnale
 A parità di durata, la quantità di informazione
trasportata da un segnale continuo è maggiore
rispetto a quella trasportata da un segnale discreto

Segnale digitale
 Un segnale digitale è un segnale discreto che può
assumere soltanto valori appartenenti ad un
insieme discreto
 È ottenuto campionando un segnale analogico
(continuo)
 Ha una determinata frequenza di campionamento
• Durata dell’intervallo temporale uniforme in
corrispondenza del quale si misurano i valori della
serie

La codifica classica delle informazioni audio
 Per codificare delle informazioni audio si
procede:
1. campionamento dell’ampiezza dell’onda sonora a
intervalli regolari
2. Registrazione delle serie di valori numerici ottenuti

Alcuni esempi
 Conversazione telefonica
• 8000 campioni al secondo
• Si effettua una codifica ogni otto millesimi di secondo
 CD audio
• 44100 campioni al secondo
• I dati sono ottenuti sono rappresentati con 16 o 32 bit
(stereo)
• Ogni secondo di musica richiede più di un milione di bit

MIDI: un’altra forma di codifica audio
 Il MIDI (Musical Instrument Digital Interface) è un
sistema di codifica più economico
 Non prevede la codifica del suono
 Prevede la codifica delle istruzioni necessarie per
produrre la musica su di un sintetizzatore
 La qualità dell’esecuzione del brano dipende dal
sintetizzatore utilizzato per la riproduzione
 Il numero di bit necessario per la codifica è ridotto

I miei contatti
linkedin
http://it.linkedin.com/pub/francesco-ciclosi/62/680/a06/
facebook
https://www.facebook.com/francesco.ciclosi
twitter
@francyciclosi
www
http://docenti.unimc.it/f.ciclosi
http://www.francescociclosi.it

La rappresentazione delle informazioni

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie La rappresentazione delle informazioni

Ähnlich wie La rappresentazione delle informazioni (20)

Mehr von Francesco Ciclosi

Mehr von Francesco Ciclosi (17)

La rappresentazione delle informazioni