Informatica Corso di Economia e Finanza a.a. 2020-2021 - Unisalento
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Informatica
Corso di Economia e
Finanza
a.a. 2020-2021
Rappresentazione dell’informazione
Ing. Andrea Pandurino
Università del Salento
1
Sommario
u Rappresentazione delle informazioni
u Sistemi di numerazione (sistema binario- decimale)
u Codifica testi (ASCII)
u Rappresentazione binaria di suoni ed immagini
2
1
Codifica dei dati e delle istruzioni
“Esistono 10 tipi di persone:
quelle che capiscono il codice binario e quelle che non lo capiscono ”
3
Codifica dell’informazione
u Problema: come memorizzare ed elaborare ad esempio un testo
con un calcolatore? à CODIFICA INFORMAZIONE
u La codifica dell'informazione consiste nel trasformare una
informazione generica in una informazione comprensibile da un
dispositivo o che sia adatta alla successiva elaborazione.
u Nei sistemi informatici si è scelto di rappresentare l’informazione
mediante una sequenza di bit (0/1).
u All'interno delle apparecchiature digitali l'informazione è
rappresentata mediante un’enorme collezione di dispositivi
«bistabili» (con due soli livelli di funzionamento – carico/scarico,
magnetizzato/non magnetizzato, riflette/non riflette).
4
4
2
Codifica binaria
u Per utilizzare il computer come contenitore ed
elaboratore di informazioni dobbiamo trasformarle
nell’unico modo in cui può trattarle fisicamente: sequenze
di stati binari
L’informazione inserita nel computer utilizza dunque una
codifica binaria con Alfabeto in codice costituito dai
simboli 0 e 1.
5
5
Codifica dei dati e delle istruzioni:
esempio sui numeri
“Esistono 10 tipi di persone:
”
quelle che capiscono il codice binario e quelle che non lo capiscono
Binario decimale
00 0
01 1
10 2
11 3
…..
Quindi codificare un numero espresso in sistema di
numerazione (decimale) con un altro numero espresso nel
sistema binario è un’operazione DIRETTA e abbastanza
semplice.
6
3
Codifica dei dati e delle istruzioni: esempio
sul testo
u Voglio rappresentare nella logica di un computer
la stringa:
Ciao alunni!
7
7
Codifica testo
u Il formato più semplice per
codificare il testo digitale
è il cosiddetto testo
semplice, o plain text
u Ciascun carattere
alfabetico (ecc.) viene
rappresentato da una
sequenza descritta nella
tabella ASCII e i suoi
derivati
8
4
Esempio di file TXT
u Creiamo un file di testo contenente la stringa:
Ciao alunni!
u Una volta salvato, ha dimensione 12 Byte = 12 · 8 bit
u Coerente con la codifica ASCII estesa, in quanto il file contiene 12
caratteri da 8 bit ciascuno
u Apriamo il file con un viewer binario
u Ad esempio, si può sfruttare il servizio on-line gratuito offerto da
https://www.rapidtables.com/convert/number/ascii-to-
binary.html
C i a o a l u n n i !
01000011 01101001 01100001 01101111 0100000 01100001 01101100 01110101 01101110 01101110 01101001 0100001
9
9
Rappresentazione dell’informazione
u In pratica siamo in grado di rappresentare in
forma binaria (sequenza ordinata di «0» e «1») sia
testi che numeri decimali
u Testo: ad ogni lettera dell’alfabeto corrisponde
una sequenza binaria
u Numeri decimali: ad ogni cifra decimale
corrisponde una sequenza binaria
u Sintetizzando facciamo corrispondere ad un
insieme di simboli (ALFABETO) di un «dominio» un
altro insieme di simboli (0 e 1) del dominio
binario.
10
5
Alfabeti per rappresentare l’informazione
u Alfabeto: è un insieme finito di elementi, chiamati
simboli o caratteri.
u Alfabeto Italiano :{a, b, c, …..z};
u Alfabeto per la numerazione decimale: {0, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9};
u Alfabeto per la numerazione binaria: {0, 1};
u Alfabeto per sordi: { ….}
11
Alfabeto di un computer
u I computer utilizzano una logica ed
un’aritmetica binaria (con due soli
simboli):
u Interruttore (ON – OFF)
u Tensione (ALTA – BASSA)
u Corrente (PRESENTE – NON PRESENTE)
12
6
Codifica
u L’operazione di codifica è il processo che
definisce le regole di corrispondenza per passare
da un alfabeto ad un altro o equivalentemente da
un linguaggio ad un altro
u La codifica mette in corrispondenza biunivoca i
simboli di un dato alfabeto A (l’alfabeto sorgente)
con stringhe di simboli di un altro alfabeto B
(l’alfabeto del codice)
Nel nostro caso l’alfabeto
destinazione è {0,1}
u La cardinalità di un alfabeto è definita dal numero
di simboli dell’alfabeto
13
Bit e informazione
u Paolo vuole comunicare al suo coinquilino Luca di
non suonare il campanello se lui sta già dormendo,
per fare ciò lascerà la luce del soggiorno accesa
fino a quando andrà a dormire, di modo che Luca
trovandola eventualmente spenta non citofonerà.
u Le due possibilità che abbiamo quindi sono:
u Paolo è sveglio à luce soggiorno accesa
u Paolo dorme à luce soggiorno spenta
u Quante luci servono per fornire l’informazione a
Luca?
u Quante informazioni si forniscono in totale?
14
7Bit e informazione
u La sera successiva Paolo vuole comunicare al suo
coinquilino Luca di non suonare il campanello se
lui sta già dormendo, ed inoltre se ha bisogno che
Luca metta in garage la bicicletta o meno.
u Le possibilità che abbiamo quindi sono:
u Paolo è sveglio, vuole che la bici vada in garage
u Paolo dorme , vuole che la bici vada in garage
u Paolo è sveglio, NON vuole che la bici vada in garage
u Paolo dorme , NON vuole che la bici vada in garage
u Quante luci servono per fornire l’informazione a
Luca?
u Quante informazioni si forniscono in totale?
15
Bit e informazione
! La sera successiva Paolo vuole comunicare al suo
coinquilino Luca di non suonare il campanello se
lui sta già dormendo, ed inoltre se ha bisogno che
Luca metta in garage la bicicletta o meno.
! Le possibilità che abbiamo quindi sono:
u Paolo è sveglio, vuole che la bici vada in garage à L. soggiorno ON, L. balcone
ON
u Paolo dorme , vuole che la bici vada in garage à L soggiorno OFF , L. balcone
ON
u Paolo è sveglio, NON vuole che la bici vada in garage à L. soggiorno ON
u Paolo dorme , NON vuole che la bici vada in garage à L. soggiorno OFF
! Per fornire l’informazione a Luca servono 2 luci
! Si forniscono in totale 4 informazioni
16
8Bit e informazione
11
01
10
00
! Ad ogni luce corrisponde un Bit
– Luce accesa = 1
– Luce spenta = 0 000
001
! Con due bit rappresento 4 informazioni 010
011
! E se avessi avuto 3 bit quante informazioni potevo 100
rappresentare? 101
110
111
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Bit
! Un bit (BInary digiT – cifra digitale) è l’unità di informazione
utilizzata nei sistemi di elaborazione. Si tratta di un sistema a 2
stati rappresentati da 2 valori logici:
– Si/No,
– Vero/Falso (True/False)
– 0/1.
! Con 1 bit si posso rappresentare 2 differenti informazioni.
! Con 2 bit si possono rappresentare 4 informazioni (00, 01,
10,11), ovvero 22 , il valore max rappresentabile è 3.
! In generale con n bit si possono rappresentare 2n informazioni,
! Con n bit posso rappresentare numeri interi positivi da 0 a 2n-1
18
9Quantità di informazione
19
Byte e multipli
Spesso per misurare la quantità di dati si usa un multiplo del bit il
byte:
§ Un byte è costituito da 8 bit
§ 1 byte [01011100] può rappresentare 28 = 256 valori distinti
§ Il max numero intero positivo rappresentabile è pari a 28 -1 = 255
• I multipli del bit o del Byte sono indicati dai prefissi K, M, G, T
§ K kilo 210 = 1.024
§ M mega 220 = 1.024*1.024 = 1.048.576
§ G giga 230 = 1.024*1.024*1.024 = 1.073.741.824
§ T tera 240 = 1.024*1.024*1.024*1.024 = 1.099.511.627.776
20
10Informazioni testuali codifica
! Per rappresentare dati testuali si ricorre ad un sistema di
codifica che prevede la mappatura dei codici.
! Lettere, cifre e simboli possono essere messi in corrispondenza
biunivoca con una delle 256 possibili sequenze di 8 cifre binarie.
! l’associazione di una combinazione binaria ad un
determinato simbolo è detta “codifica”
! La codifica più diffusa è il codice ASCII (American Standard
Code for Information Interchange); si tratta di un sistema di
codifica dei caratteri a 7 bit (in realtà 8 bit, di cui uno usato come
bit di parità per rilevare eventuali errori)
! Alla specifica iniziale basata su codici di 7 bit hanno fatto seguito
negli anni molte proposte di estensione ad 8 bit, con lo scopo di
raddoppiare il numero di caratteri rappresentabili extended
ASCII o high ASCII.
21
Codice ASCII
22
11Il codice ASCII
u Esempio:
u la parola “CIAO” codificata in ASCII corrisponde ai
numeri: 67 73 65 79 e alla stringa in binario:
u 1000011 1001001 1000001 1001111
23
Codifica digitale
Come è possibile codificare in forma BINARIA
immagini e suoni e altre grandezze fisiche
(es. temperatura)?
???
Tramite la conversione da ANALOGICO a
DIGITALE ovvero DIGITALIZZAZIONE che
consiste nel discretizzare i valori
approssimandoli
24
12Analogico
30
§ Analogico equivale a “continuo”.
§ Cioè si intende una grandezza
fisica continua o una sua
29
rappresentazione mediante un
segnale (elettrico) continuo.
§ Un segnale o grandezza è detto
analogico quando i valori utili che lo
rappresentano sono continui
Tra 29°e 30°il
(infiniti)
termometro
passa (e segna)
da infiniti livelli
di temperatura
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Digitale
! Digitale significa avere a che fare con numeri (digit).
! Una grandezza digitale è rappresentata come una
sequenza di numeri presi da un insieme di valori discreto
(ossia un insieme finito).
! I termini digitale e numerico possono essere considerati
equivalenti, e si contrappone alla rappresentazione
analogica dell’informazione.
! Il “successo” del digitale è dovuto al fatto che i computer
sono in grado di trattare ed elaborare grandezze digitali.
Se il termometro misura da 30°a
45°con la risoluzione di 0,1°quanti
livelli di temperatura può
misurare?
45-30 = 15
26
15*10=150 (un numero finito!)
26
13Analogico o digitale?
´Rappresentazione analogica: ogni grandezza assume
valori continui, cioè il numero di valori che può assumere è
infinito
´Rappresentazione digitale: assume valori discreti (finiti),
cioè la rappresentazione della grandezza può assumere
soltanto un numero finito di valori diversi.
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Segnale
u Segnale Grandezza fisica che varia nel tempo.
u Modalità fisica di rappresentazione e
comunicazione dell’informazione.
u Un segnale può assumere nel tempo valori
differenti che chiamiamo stati o livelli.
u ES: Segnale elettrico, Segnale elettromagnetico, Segnale
ottico
28
14Grafico di un segnale
u Un segnale è descritto da un grafico bidimensionale
che evidenzia la variazione dei suoi valori (ordinate)
nel tempo (ascisse).
29
Segnale analogico
u Segnale che può assumere nel tempo infiniti
valori. Le grandezze fisiche in natura sono segnali
analogici.
u E' rappresentato graficamente da una linea
continua.
u ES: Segnale elettrico
30
15Segnale digitale
u Segnale che può assumere nel tempo un numero
finito di valori.
u I dispositivi elettronici utilizzano segnali digitali.
3 bit
101
001
a
31
Campionamento
u Un segnale analogico può essere trasformato in
digitale leggendone il valore (campione) a intervalli
regolari e mantenendolo sino a successiva lettura.
u Questa operazione si chiama campionamento.
u Es. variazione della temperatura nel tempo
21
20
18
15
1 2 3 4 5 6 7 8 (ore)
32
16Analogico vs Digitale
u Informazione analogica e digitale
u Nel mondo reale l'informazione è spesso codificata con segnali
analogici.
u All'interno dei dispositivi elettronici e nella loro comunicazione si
utilizzano invece segnali digitali.
u L'informazione reale è trasformata in digitale quando deve essere
elaborata da tali dispositivi. L'operazione è eseguita mediante
campionamento da un dispositivo ADC (Convertitore Analogico-
Digitale).
33
La rappresentazione dei suoni
u Fisicamente il suono è rappresentato da un’onda
(onda sonora) che descrive la variazione di
pressione dell’aria nel tempo
ampiezza Segnale audio
Rappresentazione
analogica della
quantità fisica in
esame
tempo
u Segnale audio: sull’asse delle ascisse viene
rappresentato il tempo e sull’asse delle ordinate
viene rappresentato la variazione di pressione
corrispondente al suono stesso.
34
17La rappresentazione dei suoni
u Il suono è un segnale continuo, per essere
memorizzato deve essere campionato ottenendo
così un segnale digitale.
35
Rappresentazione dei suoni
Tre sono i parametri che caratterizzano il campionamento.
La frequenza di campionamento
È il numero di campioni (misure) al secondo; può variare da 11 kHz
adatta alla registrazione della voce, a 22 kHz adatta alla registrazione di
un nastro fino a 44 kHz per una registrazione in alta qualità cd.
La risoluzione
Rappresenta il numero di bit utilizzati per
rappresentare il singolo campione;
solitamente si utilizzano 8 o 16 bit per Ampiezz
campione: nel primo caso si hanno 256 a
valori possibili, nel secondo si hanno circa
65000 valori.
Temp
Numero canali o
Stereo 2, surround 5+1
36
18Rappresentazione delle immagini
! Metodi di rappresentazione delle immagini
! Raster (che significa “griglia”):
! Informazione grafica rappresentata come matrice
di pixel
! Vettoriale:
! Informazione grafica rappresentata da relazioni
matematiche (funzioni che descrivono luoghi di
punti)
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Rappresentazione delle immagini raster
Anche le immagini sono costituiti da dati analogici.
Un computer elabora un'immagine suddividendola in una griglia di
celle
uniformi, chiamate px o pixel, dalla contrazione di picture element.
Se i px sono sufficientemente piccoli appaiono come una
immagine continua.
originale e ingrandimento
colonne 640 di un’immagine
colonne 480
38
19I pixel
u Il numero di pixel in un'immagine (impropriamente detto
"risoluzione”) determina la quantità di dettagli fini che
possono essere rappresentati. à pixel/inch (DPI dot per
inch)
u Il numero di pixel di cui è costituita l'immagine prodotta
da una fotocamera digitale viene espresso come un singolo
valore, in megapixel (milioni di pixel),
u Il numero di pixel di un immagine/display viene in genere
espresso come un prodotto (pixel in altezza per pixel in
larghezza), per esempio 640× 480.
u In informatica, un'immagine composta da pixel è
conosciuta come immagine bitmap o immagine raster.
u Il pixel può avere una forma quadrata o rettangolare.
39
Digitalizzazione di una immagine
40
20Raster: rapporto di forma - Aspect Ratio
u In un raster, il rapporto tra il numero di righe e colonne, espresso da due
numeri:
4
3 16
u 4:3 (monitor, tv)
u 16:9 (HDTV, High Definition TV - widescreen) 9
u Risoluzione di un dispositivo di uscita (p.e. monitor, stampante):
u numero di pixel per unità di misura lineare (p.e. pollice), ppi (pixel per inch), dpi
(dots per inch)
u Dimensioni fisiche assolute di un’immagine raster (in pollici): Dimensione
lineare in punti
u Risoluzione in punti per pollice
u Es: immagine 1024x768 punti, risoluzione 300 dpi
u Larghezza= 1024/300 = 3.41 inch
u Altezza= 768/300 = 2.56 inch
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Rappresentazione delle immagini
u Modello additivo di colore RGB
u Il formato più comune per la memorizzazioni
delle immagini a colori è lo schema di
codifica RGB. Questa tecnica identifica il
singolo colore del pixel dalla composizione
dei 3 colori fondamentali.
u Gli scanner e gli schermi determinano i
colori combinando tra loro il rosso, il verde e
il blu (Red Green Blue).
u ll valore RGB di ogni pixel è unico ovvero un
pixel può essere di un solo colore (es. valore
RGB di 255 - 255 – 79)
u i colori 3 principali sono suddivisi in 256
livelli (da 0 a 255) e l'intera tavolozza è
composta da 16.7 milioni di colori
(256x256x256).
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21Formato delle immagini
! Non compresso
u Bitmap (BMP)
u Raw – letteralmente “grezzo”, è il file solitamente utilizzato dalle macchine
fotografiche per mantenere intatta la qualità di un’immagine
! Compressione lossless: ossia minor spazio occupato su disco, stessa
qualità e risoluzione, lossless vuol dire infatti “senza perdita”.
u Png – acronimo di Portable Network Graphics, uno dei più usati formati
compressi, pesa poco e mantiene le eventuali trasparenze ed è quindi perfetto
per il web.
u Gif – Graphics Interchange Format, tra i suoi punti di forza c’è la possibilità di
creare delle immagini animate.
u Tiff – Tagged Image File Format, mantiene numerose informazioni importanti
anche dopo la compressione ed è quindi usato per scanner e stampanti.
! Compressione lossy: questi tipi di formato perdono qualità ogni volta
che vengono salvati e modificati, non sono quindi adatti al fotoritocco ma
sono perfetti per lo scambio di immagini via internet.
u Jpeg – Joint Photographic Expert Group, è sicuramente il formato più famoso ed
utilizzato, crea una potente compressione principalmente sul colore che, pur non
essendo visibile dall’occhio umano è percepita dalla stampante.
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Compressione
u I dati di suoni e immagini richiedono una notevole quantità di
spazio di memorizzazione.
u Ad esempio un libro di 300 pagine richiede uno spazio di
memorizzazione di circa 4 milioni di bit. 1 foto di 3.000.000 di pixel
corrisponde a circa 72 milioni di bit. Circa 18 volte la memoria
necessaria per un romanzo.
u Gli algoritmi di compressione tentano di rappresentare le
informazioni in modi che preservino la precisione, utilizzando nel
contempo uno spazio significativamente inferiore.
u Il rapporto di compressione misura l’entità della riduzione dello
spazio occupato.
u Si possono inoltre utilizzare schemi di compressione senza perdita o
con perdita di informazione.
u Gli schemi di compressione più utilizzati sono il JPEG per le
immagini MP3 per l’audio MPEG per il video
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22Rappresentazione Vettoriale
u Si utilizza quando le immagini da memorizzare hanno caratteristiche
geometriche ben definite. Ad es. per definire un segmento è sufficiente
memorizzare le coordinate dei 2 estremi (linea da A a B)
u Si parla di rappresentazione vettoriale di un’immagine quando l’intera
immagine è memorizzata tramite codifica degli elementi geometrici di base.
u Non è memorizzato il colore dei pixel, ma una descrizione di alto livello
(astratta) degli oggetti che compongono l’immagine.
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23Puoi anche leggere
