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Novembre 2012 1 ing Roberto SPEDICATO. Digitalizzazione Novembre 2012 2 ing Roberto SPEDICATO.

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Presentazione sul tema: "Novembre 2012 1 ing Roberto SPEDICATO. Digitalizzazione Novembre 2012 2 ing Roberto SPEDICATO."— Transcript della presentazione:

1 Novembre 2012 1 ing Roberto SPEDICATO

2 Digitalizzazione Novembre 2012 2 ing Roberto SPEDICATO

3 Audio digitale Novembre 2012 3 ing Roberto SPEDICATO

4 Rappresentazione del Suono Novembre 2012 4 ing Roberto SPEDICATO Il suono, trasformato in segnale digitale, occorre che: Sia verosimile al suono originale (che è analogico); Garantisca la possibilità di elaborarlo in modo efficiente con un pc. Vediamo come si passa dal suono (analogico) al segnale digitale

5 Rappresentazione analogica Novembre 2012 5 ing Roberto SPEDICATO Un suono, attraverso un microfono, si trasforma in segnale elettrico visualizzabile con dei segnali continui nel tempo di forma sinusoidale con ampiezza e frequenza variabile

6 Rappresentazione digitale Novembre 2012 6 ing Roberto SPEDICATO Occorre allora trasformare questo segnale in sequenze di bit che conservano linformazione del suono. Tale operazione si fa attraverso 3 fasi: - Campionamento – Quantizzazione - Codifica. Campionamento Quantizzazione Codifica binaria 10001001010001 Segnale analogico Segnale campionato Segnale digitale Segnale quantizzato

7 Dal suono al segnale digitale Novembre 2012 7 ing Roberto SPEDICATO Suono onda di pressione dellaria Microfono Converte il suono in segnale elettrico Cavo elettrico 1 Trasporta il segnale elettrico analogico fino al ADC Analog to Digital Converter Cavo elettrico 2 Trasporta il segnale elettrico digitale verso il computer Scheda audio PC Converte il segnale elet. in segnale digitale Il convertitore Analogico/Digitale (ADC) alloggiato nella scheda audio consente digitalizzare il segnale proveniente dal microfono

8 Campionamento Novembre 2012 8 ing Roberto SPEDICATO campionamento Il campionamento consiste nel prelevare, ad istanti regolari, un campione dellampiezza della curva che rappresenta il suono. Maggiore è il n. di campioni in 1 secondo, più fedele sarà il suono. Si definisce Sampling Rate (SR) la frequenza di campionamento

9 Campionamento Novembre 2012 9 ing Roberto SPEDICATO

10 Quantizzazione Novembre 2012 10 ing Roberto SPEDICATO Quantizzare Quantizzare significa suddividere le ampiezze del segnale (sullasse Y) in un certo n. di valori, a seconda del n. di bit utilizzati per la codifica (è detta anche profondità di bit). - a 8 bit si hanno 2 8 = 256 valori, - a 16 bit si hanno 2 16 = 65356 valori da assegnare alla forma donda. stereo Avere un suono stereo richiede, poi, di digitalizzare 2 canali (destro e sinistro).

11 Il BIT-RATE indica il numero di bit per secondo (Kbps) che vengono prodotti dalla digitalizzazione del suono. È anche il flusso di bit che vengono letti dalla scheda audio in 1 sec. Bit-rate=N. di campioni/s * profondità di bit * n. di canali es. di Bit –rate per CD Audio 44.100 campioni * 16 bit * 2 canali = 1,41 Mbps BIT - RATE Novembre 2012 11 ing Roberto SPEDICATO

12 Riproduzione del Suono Novembre 2012 12 ing Roberto SPEDICATO Suono onda di pressione dellaria Cavo elettrico 2 Trasporta il segnale elettrico analogico fino alla cassa Digital to Analog Converter Cavo elettrico 1 Trasporta il segnale elettrico digitale verso il DAC della scheda audio Cassa Acustica Trasforma il segnale elettrico analogico in suono D.A.C. DAC Il processo inverso, che trasforma linformazione (cioè il segnale elettrico) da digitale ad analogica è svolto dal D.A.C. (Digital to Analog Converter), posto nella scheda audio; tale segnale viene successivamente trasformato in onda sonora dalle casse acustiche.

13 Lorecchio umano riesce a udire suoni da 20 Hz a 20KHz con una sensibilità maggiore nellintervallo tra 2 e 4 KHz (la voce umana in genere varia da 500 Hz a 2KHz) Per il teorema di Shannon-Nyquist la frequenza di campionamento di unonda sonora deve essere almeno doppia rispetto alla massima frequenza da riprodurre. Campionamento CD Audio Novembre 2012 13 ing Roberto SPEDICATO

14 Per la voce un campionamento accettabile è di 8 bit a 22 KHz 1 minuto di audio digitale stereo a 44.100 Hz equivalgono a circa 10 Mbyte per questo motivo in un Cd audio trovano posto circa 70 min. di musica. Produzione del Suono Novembre 2012 14 ing Roberto SPEDICATO

15 Esempi di Digitalizzazioni Novembre 2012 15 ing Roberto SPEDICATO

16 SW per editing audio Novembre 2012 16 ing Roberto SPEDICATO

17 Produzione del Suono http://www.datadocens.it/insegnare/corso/lezioni/mmedia/suono/01.htm (Esempi di voce e musica campionati a frequenze diverse con le relative occupazioni di memoria) http://www.liuc.it/didattica/econ/program/intra/progetti/g5/audio.htm (codifica MPEGI Audio Layer-3 ovvero MP3) http://sistemi.freeweb.supereva.it/1a/modulo2/incontro2/suono.htm http://www.nemesi.net/audio2.htm (sistema di codifica PCM Pulse Code Modulation. Rappresentazione della forma donda. Analisi di Fourier) http://db.accomazzi.net/TarticoliI626.html (grafico di campionamento) http://www.lithium.it/articolo0012p1.html (articolo di facile comprensione sullaudio digitale e sui sistemi di compressione) Novembre 2012 17 ing Roberto SPEDICATO

18 Immagini digitali Novembre 2012 18 ing Roberto SPEDICATO

19 LA CODIFICA DELLE IMMAGINI immagini Anche le immagini possono essere memorizzate in forma numerica (digitale) suddividendole in milioni di punti, per ognuno dei quali si definisce il colore in termini numerici. Ogni quadratino di questa griglia prende il nome di pixel ( pic ture el ement). Ad ogni pixel può essere assegnato un valore binario ad es. 0 se nel quadratino prevale il bianco e 1 se nel quadratino prevale il grigio. Novembre 2012 19 ing Roberto SPEDICATO

20 LA CODIFICA DELLE IMMAGINI Contando i quadratini dalla riga in basso e da sinistra, si può assegnare a questa figura geometrica la seguente serie di bit: 0000000000 0111111110 011110000 0110000000 0000000000 Che si memorizza in un file con nome ed estensione, es. rettangolo.bmp 0000000000 0111111110 0000 1 11110 0000 0 00110 0000000000 Novembre 2012 20 ing Roberto SPEDICATO

21 LA CODIFICA DELLE IMMAGINI 0000000000 0111111110 011110000 0110000000 0000000000 0000000000 01111111 1 0 0000 1 11110 0000 0 00110 0000000000 Novembre 2012 21 ing Roberto SPEDICATO

22 LA CODIFICA DELLE IMMAGINI Aumentando il numero dei quadratini, (pixel) in cui scompongo limmagine la digitalizzazione sarebbe più precisa 11 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1111 1 1 1 Novembre 2012 22 ing Roberto SPEDICATO

23 LA CODIFICA DELLE IMMAGINI Quindi con 1 bit per pixel potrei codificare assenza o presenza di nero. Ma anche le immagini in bianco e nero hanno diverse sfumature (livelli di grigio). Novembre 2012 23 ing Roberto SPEDICATO Quindi, se usassi 2 bit per descrivere ogni pixel avrei la possibilità di diversificare 4 tonalità di grigio diverse

24 LA CODIFICA DELLE IMMAGINI Assegnando 8 bit (un byte) ad ogni pixel posso differenziare 256 livelli di grigio. E per le immagini a colori? Novembre 2012 24 ing Roberto SPEDICATO

25 DEFINIZIONE DEI COLORI In ogni punto, per rappresentare un qualsiasi colore dello spettro, è sufficiente definire lintensità dei 3 colori fondamentali. PROFONDITA DEL COLORE Il numero di bit utilizzati per rappresentare il colore di un singolo pixel si chiama PROFONDITA DEL COLORE Disponendo di un byte per ogni componente di colore, potremo rappresentare 256*256*256 = 16.777.216 colori. Novembre 2012 25 ing Roberto SPEDICATO

26 Bitmap o Raster bitmap raster Ciascun pixel contenuto in una immagine bitmap (mappa di bit) o raster (linee orizzontali tracciate elettronicamente) possiede 4 proprietà fondamentali: Dimensione (Risoluzione) Tonalità Profondità di colore Posizione Novembre 2012 26 ing Roberto SPEDICATO

27 Dimensione-Risoluzione dimensioni risoluzione tutti i pixel contenuti in una immagine digitale hanno dimensioni identiche. La loro dimensione è determinata dalla risoluzione alla quale limmagine viene digitalizzata Es. 600 ppi (points per inch=punti per pollice) indica che ciascun pixel misura 1/600 di pollice (1 pollice = 2,54 cm) Novembre 2012 27 ing Roberto SPEDICATO

28 Risoluzione Risoluzione La 1 a immagine vista a differenti risoluzioni Novembre 2012 28 ing Roberto SPEDICATO

29 Alta e Bassa Risoluzione Novembre 2012 29 ing Roberto SPEDICATO

30 Alta e Bassa Risoluzione Novembre 2012 30 ing Roberto SPEDICATO

31 Tonalità toni I dispositivi di digitalizzazione assegnano un solo colore o valore di grigio a ciascun pixel, lillusione dei toni continui si ottiene quando i pixel sono piccoli e quelli adiacenti variano leggermente luno dallaltro Novembre 2012 31 ing Roberto SPEDICATO

32 Profondità di colore È il numero di bit che viene assegnato a ciascun canale RGB del pixel, ciò determina quanti valori diversi può assumere il colore in quel pixel. Es. con 8 bit per oguno dei colori: Rosso, Verde e Blu si ottengono 2 24 =oltre 16 milioni di colori 2 bit4 bit8 bit24 bit Novembre 2012 32 ing Roberto SPEDICATO

33 Posizione coordinate di riga e colonna Sono le coordinate di riga e colonna che ne stabiliscono la posizione allinterno della griglia in cui è stata suddivisa limmagine Novembre 2012 33 ing Roberto SPEDICATO

34 DEFINIZIONE DEI COLORI Novembre 2012 34 ing Roberto SPEDICATO Il colore è unimportante informazione per la rappresentazione di una immagine Per poter rappresentare un colore esistono diversi modelli. Indipendentemente dalla natura fisica del colore esistono diversi metodi per la definizione dei colori: HSB (Hue, Saturation, Brightness = Tinta, Saturazione, Brillantezza) RGB RGB (Red, Green, Blue) CMYK (Cyan, Magenta,Yellow e Black)

35 Combinazioni di colori-RGB RGB Il più diffuso è il modello RGB, acronimo di R ed G reen B lue. Tale modello è detto additivo, in quanto sfrutta il fatto che ogni colore è rappresentabile come somma di una certa quantità di rosso, di verde e di blu. I colori fondamentali Red Green Blue sono usati per produrre luminosità, come nellimmagine accanto, dalla cui massima combinazione deriva il bianco (usato, ad es., per i colori su monitor) Novembre 2012 35 ing Roberto SPEDICATO

36 Grigio scuro30 Blu25500 Verde02550 Rosso00255 Nero000 Bianco255 Colori risultanti 3°byte blu 2° byte verde 1° byte Rosso Novembre 2012 36 ing Roberto SPEDICATO Combinazioni di colori-RGB

37 Combinazioni di colori-CMYK CMY Oppure i colori utilizzati possono essere il Ciano Magenta e Giallo (CMY) usati per sottrarre luminosità, come nel caso della combinazione, dalla cui massima combinazione deriva il nero (usato, ad esempio, per produrre delle stampe su carta). CMYK Per esaltare il colore nero, alle stampanti si aggiunge una cartuccia di colore nero=BlaK a ciano, magenta e giallo, da cui lo standard CMYK Novembre 2012 37 ing Roberto SPEDICATO

38 Il modello HSB Novembre 2012 38 ing Roberto SPEDICATO Nel modello HSB ogni colore è espresso da 3 numeri che indicano: tinta, saturazione e luminosità. La Tinta (Hue, pronnucia=hiu), esempio: rosso, giallo, verde, blu, viola, ecc..., viene espressa in valori compresi tra 0° e 360° misurato sulla ruota dei colori, partendo dal rosso a 0° e 360°, il giallo a 120° e cosi via. La Saturazione è la quantità di colore: - saturazione bassa = colori pastello, - saturazione alta = colori accesi. - Viene compresa fra 0 (assenza di colore) e 255 (colore pieno). La Luminosità è la quantità di bianco presente nel colore. Può essere aumentata aggiungendo più bianco oppure diminuita aggiungendo più nero. I valori della luminosità vanno da 255 (bianco) a 0 (nero).

39 DEFINIZIONE DEI COLORI Poiché si utilizzano 3 byte per rappresentare ogni pixel, queste immagini vengono definite a 24 bit. Una immagine a colori di 100x100 pixel avrà bisogno di 100 x 100 x 3 byte = 30.000 byte di memoria. Novembre 2012 39 ing Roberto SPEDICATO

40 B/N 1 canale 1 bit per canale b/n 81 kbyte Scala di grigi 1 canale 8 bit 256 toni di grigio 638 Kbyte Scala di colore 1 canale 8 bit 256 colori 638 Kb RGB 3 canali 8 bit 16 mil. Di colori 1870 Kb CMYK 4 canali, 8 bit per canale 2490 Kb Novembre 2012 40 ing Roberto SPEDICATO Differenti scale di colori

41 Risoluzione delle immagini La Risoluzione di unimmagine La Risoluzione di unimmagine rappresenta il numero di punti, calcolato come Numero Colonne x Numero Righe, la (es. 640x480). La risoluzione può venire espressa, però, anche in: - ppi (point per pollice) o - dpi (dot per inch) (es. 300 dpi) Novembre 2012 41 ing Roberto SPEDICATO

42 Bitmap e Risoluzione Il formato di rappresentazione per punti che abbiamo visto è definito BITMAP (o RASTER). È particolarmente adatto per riprodurre fotografie, dipinti e tutte le immagini per le quali ogni punto è significativo e deve essere descritto da un singolo elemento indipendente. Novembre 2012 42 ing Roberto SPEDICATO

43 Immagini Vettoriali Per immagini più simili a disegni che a fotografie, è possibile definire la figura in termini matematici: oggetti geometrici di base, quali curve, cerchi, ellissi, rettangoli, linee, ecc.. vettoriale Tale tipo di rappresentazione dimmagini si definisce vettoriale. In tale formato è presente tutta linformazione necessaria a riprodurre limmagine, a prescindere dalle dimensioni, pertanto si elimina il problema legato al rapporto tra risoluzione e definizione (per ingrandire o ridurre si agisce sulle coordinate). In più avrà un minor ingombro di memoria. Il formato vettoriale non si presta per rappresentare immagini composte da continue variazioni di colore, quali ad esempio le fotografie. Novembre 2012 43 ing Roberto SPEDICATO

44 Formati dei File Grafici I principali formati dei file grafici suddivisi in 2 categorie fondamentali: stampa (. I formati adatti alla stampa (.tif o.tiff,.eps, ) multimedialità e la visione in rete ( I formati per la multimedialità e la visione in rete (.jpg o.jpeg,.gif,.bmp) Novembre 2012 44 ing Roberto SPEDICATO http://www.fileinfo.com/filetypes/raster_image http://www.fileinfo.com/filetypes/vector_image

45 F ormati per la stampa - TIFF TIFF (.tif)Tagged Image File Format Si tratta di un formato molto versatile che permette di salvare le immagini in varie modalità: bianco e nero, scala di grigio, colori RGB, colori CMYK. Si può inoltre usare un sistema di compressione non distruttiva, che non elimina alcuna informazione né degrada la qualità dellimmagine chiamato LZW (Lempel-Ziv-Welch) e che riduce le dimensioni del file di circa il 50% Novembre 2012 45 ing Roberto SPEDICATO

46 Formati per la stampa-EPS EPS (.eps)Encapsulated PostScript File Impiegato inizialmente per i disegni vettoriali si è poi diffuso come standard anche per le immagini raster. Deriva dal linguaggio per stampanti PostScript Include nel file una anteprima, che può essere utile ma ne aumenta le dimensioni. Novembre 2012 46 ing Roberto SPEDICATO

47 Formati per Internet e la multimedialità: JPEG (.jpg,.jpeg)Joint Photographic Expert Group Ha una compressione con perdita di dati La sua principale caratteristica è quella di poter scegliere il livello di compressione e di modulare quindi il rapporto tra qualità dellimmagine e dimensioni del file. Novembre 2012 47 ing Roberto SPEDICATO Formati dei File Grafici- JPG

48 Formati dei File Grafici- JPEG Compressione distruttiva significa che ad ogni nuovo salvataggio del file si produce una ulteriore compressione, e un ulteriore deterioramento dellimmagine. È riconosciuto dalla maggioranza dei sw di elaborazione e costituisce uno standard web per le immagini fotografiche. Per le sue caratteristiche viene utilizzato come formato finale e non si presta a successive elaborazioni. Lalgoritmo che adotta, opera per differenze su aree, quindi può riprodurre fedelmente, con ottimi rapporti di compressione, immagini con gradazioni e sfumature di colore, o ad alto rumore mentre risulta particolarmente distruttivo ed inadeguato nella rappresentazione di campiture uniformi. le scritte sono inadatte al jpeg 1° Salvataggio 2° Salvataggio 3° Salvataggio Novembre 2012 48 ing Roberto SPEDICATO

49 Formati dei File Grafici- GIF Formati per Internet e la multimedialità: GIF (.gif) - Graphics Interchange Format È un formato relativamente povero, in quanto riduce a 256 la gamma dei colori, utilizzando una codifica che si basa suluso di una PALETTE Trova largo uso in Internet per la rappresentazione di elementi grafici come pulsanti, scritte, logo e animazioni. Permette inoltre di rendere gli oggetti trasparenti e di poterli quindi integrare con gli sfondi di una pagina web. Novembre 2012 49 ing Roberto SPEDICATO

50 Formati per Internet e la multimedialità: BMP (.bmp) - Bitmap Sviluppato per essere compatibile con tutte le applicazioni Windows. Può salvare in b/n, in scala di grigi, in scala di colore e in RGB, ma non in CMYK. Non essendo dotato di compressione produce file di dimensioni consistenti. Novembre 2012 50 ing Roberto SPEDICATO Formati dei File Grafici- BMP

51 VIDEO E ANIMAZIONI Per rappresentare una sequenza di immagini si possono memorizzare tutti i fotogrammi uno dietro laltro. Oppure, per ridurre la quantità di informazioni del filmato, si può memorizzare il primo fotogramma e poi registrare solo le modifiche rispetto ai fotogrammi precedenti. È inoltre possibile comprimere le informazioni residue ignorando le variazioni di colore così piccole da non poter essere colte dallocchio umano in unimmagine in movimento. Ma tutto questo verrà approfondito in altra occasione Novembre 2012 51 ing Roberto SPEDICATO

52 Novembre 2012 52 ing Roberto SPEDICATO Fine Grazie per la cortese attenzione !!!


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