2. Media digitali: i presupposti

Teoria e tecniche dei nuovi media

Facoltà di Scienze della Comunicazione

Sede di Pomezia

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• A partire dalla metà del novecento, con l’avvento dell’informatica si è riconosciuto che accanto al mondo dell’energia e della materia esiste il mondo dell’informazione.

• Il computer ha reso concreto questo riconoscimento perché non ha lo scopo di trasformare energia, come la maggior parte delle macchine tradizionali, ma di elaborare informazione.

• Il computer che utilizziamo normalmente è basato sull’architettura di Von Neumann, ed è una macchina capace di memorizzare i dati e anche le istruzioni per elaborarli (programmi).

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• Da una fase in cui il fattore chiave era rappresentato da un input di energia a buon mercato, si è passati ad una fase in cui l’input di informazione a buon mercato è assicurato dagli straordinari progressi della microelettronica e della tecnologia delle telecomunicazioni.

• Il paradigma della società dell’informazione si sostiene sulla riflessività del processo, per cui le informazioni non

agiscono solo sulla tecnologia di produzione ma sulle informazioni stesse, generando costanti cicli di feedback;

sulla pervasività degli effetti, perché l’informazione è parte integrante di qualsiasi attività umana;

sulla logica di rete, perché solo questa configurazione morfologica si adatta compiutamente alla complessità delle interazioni e alla imprevedibilità dei processi di sviluppo messi in atto dalla forza propulsiva dell’input “informazione”.

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La rivoluzione digitale è resa possibile da un insieme di condizioni che riguardano hardware, software, network.

La numerizzazione/digitalizzazione di tutte le fonti di informazione (testo a stampa, suono, grafica, immagine fissa e in movimento).

La compressione dei segnali digitalizzati per ottimizzare la trasmissione rispetto alla larghezza di banda disponibile.

La trasmissione delle informazioni in formato numerico per “pacchetti” in modo da saturare la larghezza di banda e rendere flessibile il traffico tra i nodi di rete

L’individuazione di un protocollo universale di comunicazione (TCP/IP) che diviene lo standard “de facto” per le macchine che trattano informazione digitalizzata (il PC e i suoi cloni, TV, telefoni, etc.)

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Per comprendere cosa significhi numerizzazione /digitalizzazione delle fonti di informazione consideriamo il caso dei formati di tipo sonoro.

Nella codifica dei suoni di tipo analogico– i microfoni trasformano i suoni in segnali elettrici che

sono analoghi a quelli di origine per livello e durata.

I segnali di tipo analogico sono continui e assumono nel tempo un’ampia varietà di valori.

time time

acoust. press.

audiosignallevelmicrophone

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La loro trasformazione in formato digitale, discontinuo, semplifica il loro aspetto perché ora il segnale è costituito da impulsi che assumono solo 2 distinti valori: 0 o 1 – il Bit

“Un bit non ha colore, dimensioni o peso, e può viaggiare alla velocità della luce. E’ il più piccolo elemento atomico del DNA dell’informazione. E’ un modo di essere: sì o no, vero o falso, su o giù, dentro o fuori, nero o bianco. Per praticità noi diciamo che un bit è 1 o 0” (N. Negroponte)

Esempio 1

1 = 1; 2 = 10; 3 = 11; 4 = 100; 5 = 101; 6 = 110

Esempio 2

Se 0 = nero e 255 = bianco, con una stringa di 8 bit posso descrivere 256 differenti gradazioni di grigio corrispondenti alle 256 permutazioni di 1 e di 0 a partire da 00000000 fino a 11111111

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time

sampling times for the analog signal

digital signal

analogic signal

I segnali vengono digitalizzati grazie al campionamento: la rilevazione ad intervalli regolari della variazione dell’onda sonora.

levels to quantize

signallevel

binary digit packet

Nel caso della conversione del segnale audio in formato digitale

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• Per ottenere una rappresentazione numerica del segnale, è necessario:

– misurare l’ampiezza del segnale in istanti isolati di tempo (campionamento)

– rappresentare l’ampiezza dei campioni con precisione finita (quantizzazione)

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Quantità e qualità nella forma digitale

La forma digitale sottopone ad un duplice rovesciamento il rapporto qualità/quantità:

la qualità dei formati analogici viene trasformata in quantità di informazione ed in velocità di calcolo indispensabile per gestirla, dimensioni entrambe crescenti in modo esponenziale nel passaggio dal testo, all’immagine, al sonoro, all’audiovisivo full screen.

La qualità delle informazioni è finalmente liberata dal peso (dall’ingombro, dal costo) degli atomi necessari per contenerla ed editarla nei formati analogici e diviene importante per il suo valore intrinseco (per il produttore e per l’utilizzatore), indipendentemente dal supporto (hardware e software) sul quale viene momentaneamente attualizzata.

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Struttura modulare della forma digitale La natura modulare della rappresentazione numerica

permette di svincolare la struttura dell’informazione dalle modalità di visualizzazione, il dato (l’oggetto) elementare dalle istruzioni di programmazione che lo rendono disponibile, in forme anche differenziate, per gli utenti.

Questa caratteristica si riverbera specificamente nella forma data base, nel principio strutturale della variabilità che consente la personalizzazione della fruizione e nella progettazione delle interfacce dei nuovi media.

Ad esempio, le pagine web possono essere costruite dinamicamente, in tempo reale, nel momento in cui vengono richieste, dal browser durante la navigazione, assemblando singoli elementi parcellizzati richiamati dai data base.

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Il principio di base della compressione fa riferimento alla teoria matematica dell’informazione di Shannon secondo la quale quelle parti di informazioni che possono essere classificate come “informazioni non indispensabili” sono “ridondanti” e quindi possono venire eliminate.

Esempio 1

Alla q in italiano segue sempre la u. Pertanto la u è ridondante e può essere eliminata

Esempio 2

Nel caso della voce la ridondanza è data dalle pause della conversazione e dai distacchi tra sillabe.

Gli algoritmi di compressione lavorano secondo questo criterio, mettendo in pratica ciò che la rivoluzione digitale consente in teoria.

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Attraverso un algoritmo di compressione è possibile ridurre grandemente la quantità delle informazioni da trasmettere che nel caso del digitale sono sempre molto superiori rispetto all’equivalente analogico.

Gli algoritmi di compressione si suddividono in

Senza perdita di informazioni

Al termine della ricostruzione il formato originario, ad esempio un’immagine è identica all’originale. Il vantaggio che si ottiene in termini di spazio occupato dalle informazioni è modesto. Si utilizza soprattutto per scambio di informazioni tra macchine.

Con perdita di informazioni

I sistemi non lineari sono generalmente usati per le immagini, ferme e in movimento, i suoni, tutti dati interpretati dall’utente finale piuttosto che da un altro elaboratore. Il vantaggio in termini di spazio occupato è notevole.

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Tipici algoritmi di compressione a perdita di dati sono il JPEG per la compressione delle immagini e l’MPEG per la compressione delle immagini in movimento, come pure MP3 per la compressione dell’audio con qualità “simile” alla qualità CD.

JPEG = Joint Photografic Expert Group (ISO/IEC)

Standard JPEG = standard di compressione di immagini fisse (fotografiche) a tasso di compressione molto elevato (fino al 5% del volume originale), di tipo “lossy” (caratterizzato dalla perdita di alcuni dati durante le varie fasi di compressione), pur consentendo di impostare il desiderato rapporto qualità/compressione.

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Il gruppo di esperti di immagini mobili (MPEG=Moving Picture Expert Group) opera dal 1988 con l’intento di sviluppare norme internazionali di compressione, decompressione , processamento e rappresentazioni codificate di immagini mobili, di audio e della loro combinazione al fine di soddisfare un’ampia varietà di applicazioni. LA FAMIGLIA MPEG

MPEG-1 = standard di immagazzinamento e restituzione di immagini mobili e audio su supporti di registrazione

MPEG-2 = standard per la televisione digitale (DBV)MPEG-3 = standard per la televisione ad alta definizione (HDTV), ab-

bandonato poiché assorbito da MPEG-2 MPEG-4 = standard per applicazioni multimediali naturali e di sintesiMPEG-5 = non ancora definitoMPEG-7 = standard di rappresentazione dei contenuti per la ricerca di

informazioni audiovisive su reti interattive (Internet, ecc.)

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• MP3 sta per MPEG 1 layer 3 ed è il formato audio elaborato dal gruppo MPEG che ha rivoluzionato lo scambio e la fruizione della musica in formato digitale.

• Con una grossolana semplificazione si può dire che l'MP3 lavora eliminando tutta l'informazione che non può essere udita, raggiungendo livelli di compressione prossimi al 12:1 con una degenerazione molto modesta dell'originale

NAPSTER

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Ma la digitalizzazione non basta. Per potersi sviluppare l’economia digitale ha

bisogno di un processo di omologazione su base il più possibile estesa dei protocolli e degli standard di trasmissione e trattamento delle informazioni:

• cioè di insiemi di regole necessarie per definire la modalità di comunicazione

Tra computer (es. TCP/IP), terminali (GSM, UMTS) o formati di contenuto (html, Xml).

L’IMPORTANZA DEI PROTOCOLLI

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L’attuale vantaggio competitivo dell’Europa rispetto agli Stati Uniti nello sviluppo degli applicativi rispetto alle comunicazioni mobili sono frutto anche della omologazione degli standard (prima GSM ora UMTS) operata a livello di concertazione tra gli stati membri dell’UE.

Tutto questo è importante perché non sempre il mercato premia lo standard migliore o riesce ad unificare una pluralità di standard in competizione

Ad esempio: Betamax vs. VHS; CDI; Telefonia cellulare in USA; consoles videogiochi

L’IMPORTANZA DEI PROTOCOLLI

La trasmissione a “pacchetti”

• La commutazione a pacchetto è la modalità con cui, per ottimizzare la capacità delle linee di trasmissione, i bit trasmessi vengono organizzati in gruppi che vengono indirizzati singolarmente e ricomposti a destinazione.

• I singoli pacchetti per arrivare a destinazione possono seguire vie diverse e trasportare contenuti che in origine sono eterogenei (ad esempio: voce insieme a testo).

• A differenza della commutazione punto-punto, la capacità della linea di connessione viene saturata.

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Mediante il Protocollo TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) in un pacchetto vengono inseriti dei bit, non legati all’ informazione utile, con “indirizzo” del mittente e del destinatario e numero progressivo di identificazione.

Il protocollo Internet invia il pacchetto e lo instrada per farlo giungere a destinazione.

Il TCP segmenta le informazioni in pacchetti da 1500 byte, indica l’applicazione che ha prodotto i dati, verifica che i pacchetti siano arrivati correttamente al destinatario desiderato

128.141.221.73 151.100.245.27 58462319854796321475954

mittente destinatario dati Informazione IP

TCP

Tipo

4323

Seq.

43432319854796321475954

Informazione TCPDati TCP

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• Con la diffusione dei formati digitali, una componente tecnologica pone i presupposti per rivoluzionare l’assetto dei sistemi mediali, la progettazione dei contenuti, le pratiche sociali di consumo, le modalità di relazione tra gli individui.

• La digitalizzazione dei formati e la standardizzazione dei protocolli consente infatti il superamento della principale strettoia propria dei formati analogici: – la scarsa compatibilità tra i diversi media, dal punto di

vista delle tecnologie di trasmissione, di conservazione e di trattamento delle informazioni

– e la conseguente provvisoria interscambiabilità dei contenuti.

I vantaggi della rivoluzione digitale

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I vantaggi della rivoluzione digitale

• acquisire da diverse fonti di origine analogiche e trasformare in formati digitali interscambiabili;

• includere ed editare indifferentemente in un medesimo documento le diverse componenti multimediali;

• gestire la conservazione e l’accesso alla memoria collettiva, archiviando e indicizzando repertori digitali, costruiti in modo da renderli interrogabili e sfruttabili senza limiti di tempo, di spazio e di finalità;

• garantire la riproducibilità tecnologica e lo scambio dei formati esercitando un controllo sulla qualità visualizzata rispetto all’originale;

• promuovere la variabilità e la scalabilità dei contenuti, consentendo il confezionamento personalizzato e la indirizzabilità a distanza dell’informazione rispetto a terminali utente fortemente differenziati.

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•Il processo di differenziazione dei terminali per l’accesso alla risorse di rete e la tendenza verso il Pervasive/ Ubiquitous Computing si sostiene sulla diffusione di tecnologie di trasmissione dati a banda larga che non sono reciprocamente esclusive ma tendono ad integrarsi per superare le reciproche “strettoie”.•Le principali tecnologie coinvolte nel processo sono

Cavo (xDSL su doppino telefonico e fibra ottica) Satellite per downstream e upstream di dati Wi-Fi: nuove tecnologie di rete wireless in ambiente LAN o

local loop per dispositivi fissi e mobili (Pocket PC, PDA, tablet Pc, etc.)

GPRS – UMTS per i terminali radiomobili di seconda e terza generazione

iDTV, via cavo, satellite o digitale terrestre

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• ADSL è un sistema di trasmissione dati asimmetrico che funziona sul normale cavo telefonico in rame, sul quale: fornisce un canale numerico in direzione rete->utente

(anche oltre 25 Mbit/s) – attualmente 4,8 Mbit/s fornisce un canale numerico in direzione utente->rete

(anche oltre 2 Mbit/s) – attualmente 640 Kbit/s• È possibile inoltre trasmettere contemporaneamente

anche il canale telefonico analogico tradizionale in modo tale che viene superato il principale inconveniente di un modem tradizionale: la linea occupata per il traffico voce.

• Fa parte di una famiglia di sistemi di trasmissione a banda larga in continua evoluzione tra cui il più importante è VDSL Very high bit-rate DSL

52, 26 o 13Mbit/s down in direzione utente, 2Mbit/s up in direzione rete + tradizionale linea commutata – funziona su distanze dalla rete a fibra ottica non superiori a 1 Km.

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S = SplitterS = SplitterATU-R = ADSL Termination Unit-RemotoATU-R = ADSL Termination Unit-RemotoATU-C = ADSL Termination Unit-CentraleATU-C = ADSL Termination Unit-CentraleNT = Network Termination NT = Network Termination

ATU-RATU-R

NT ADSLNT ADSL

SS SS

FR/ATM/IPFR/ATM/IP

Lato ReteLato ReteLato UtenteLato Utente

Centrale Telefonica

ATU-CATU-C

MuxMuxADSLADSL

STM-1STM-1(155 Mbit/s)(155 Mbit/s)

Accesso ADSLAccesso ADSL

Il grande vantaggio delle tecnologie xDSL è che si appoggiano sulla attuale rete telefonica. Per questo motivo rappresentano l’offerta più vicina alla diffusione di massa.

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Pc e Internet in Italia (Annuario Statistico Istat 2008)

• L’uso del personal computer coinvolge soprattutto i giovani e raggiunge il livello massimo nella fascia d’età tra i 15 e i 19 anni (oltre il 77 per cento).

• Dai 20 anni in poi la quota degli utilizzatori, pur mantenendosi su valori elevati, inizia a diminuire gradualmente fino a raggiungere i valori più bassi nelle fasce d’età più anziane (il 6,9 per cento per la fascia d’età 65-74 anni e il 2,1 per cento per i 75 anni e oltre). Un trend analogo si riscontra per l’uso di Internet.

• In linea con gli anni precedenti, si riscontrano forti differenze di genere sia nell’uso del personal computer sia in quello di Internet. Dichiarano, infatti, di utilizzare il personal computer il 47,2 per cento degli uomini a fronte del 36,6 per cento delle donne. Inoltre usano Internet il 42,2 per cento degli uomini a fronte del 31,6 per cento delle donne.

• Va rilevato comunque che fino a 34 anni le differenze di genere sono piuttosto contenute o inesistenti, mentre si accentuano a partire dai 35 anni, dove si riscontra una netta prevalenza maschile.

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Pc e Internet in Italia (dati dell’Annuario Statistico 2008 – segue)

• Nel 2007 permane lo squilibrio territoriale sia nell’uso del personal computer sia in quello di Internet dichiara, infatti, di utilizzare il computer : – il 46,4 per cento della popolazione residente nel Nord – il 43,1 per cento nel Centro – il 35 per cento nel Mezzogiorno;

• l’uso di Internet riguarda– il 41,5 per cento dei residenti al Nord – il 38,7 per cento nel Centro – il 29,6 per cento nel Mezzogiorno.

• Va rilevato che la maggior parte delle differenze territoriali e di genere nell’uso del personal computer e di Internet si concentrano nella frequenza giornaliera di utilizzo.

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Un moving target: Banda Larga in Italia

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La copertura della Banda Larga in Italia

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Primo semestre 2008: 10,7 milioni di utenti

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Alcuni fattori condizionanti: diffusione del PC, alfabetizzazione IT

•Questione infrastrutturale: disparità copertura tra comuni urbani e rurali

•Scarsa penetrazione del PC

•Scarsa alfabetizzazione IT

•dunque fattori socio-culturali oltre che infrastrutturali

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Next Generation Access Networks

• “Banda larga”?• “The term Next Generation Access is used to cover a range of

different technologies. When we discuss NGA we generally mean the upgrade of the final link to end users of broadband services to speeds well in excess of those offered by existing technologies. Most often, the term is used to refer to the upgrade from copper to fibre, but can apply to other technologies such as certain wireless standards” (Caio, 2008).

• In simple terms fibre access networks can be described in terms of three variables:

– 1) Nature of their components. An active component of a broadband network is usually a piece of electrically-powered switching equipment which manages signal distribution and directs signals to specific customers (via copper, fibre or wireless). A passive component of the network refers to physical infrastructure needed to carry the signal to different points of the network. That includes ducts, fibre, chambers, copper links (see below).

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• 2) Extent of fibre reach. There are two main categories.– Fibre-to-the-home (FTTH) in which fibre extends from the core network to the

premises, has no theoretical limit in terms of speeds but is generally talked about in terms of 100 Mb/s.

– Fibre-to-the-cabinet (FTTC), in which fibre connections only reach street cabinets and copper provides the connection from the street cabinet to the home. Such connections can deliver around 24-50 Mb/s, and are significantly cheaper to install than FTTH. FTTC could in some circumstances be a first step towards an eventual FTTH rollout. FTTC allows for unbundling at the cabinet (i.e. competition based on different operators having access to the passive part of the network, in this case the final copper connection).

• 3) Network configuration and design. FTTH networks have two main types of configuration:

– point-to-point (P2P), in which a single dedicated fibre runs from each home to the exchange; and

– Passive Optical Network (PON, the most common variant of which is GPON) in which bandwidth is shared between users in a series of thinning pipes, and directed via optical splitters.

(da Caio 2008)

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Soprattutto per le utenze professionali l’alternativa a xDSL è il cavo a fibra ottica, diffuso però solo nelle principali città e nelle aree industriali Il principale operatore è Fastweb che presenta un’offerta integrata: voce, videocomunicazione, televisione digitale, Internet veloce, etc.

Il cavo a fibra ottica è perfettamente bidirezionale (stesso bit rate in up e downstream).

Non ci sono problemi di larghezza di banda: da circa 1Mb/s in su

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Per la trasmissione dati può essere impiegato anche il satellite in orbita geostazionaria, ora utilizzato soprattutto per diffondere la televisione digitale. La tecnologia è strutturalmente asimmetrica perché la velocità di downstream è decisamente superiore alle possibilità di upstream.

Alcuni operatori come Eutelsat e Netsystem lo diffondono in abbinamento ad ADSL che assicura un “canale di ritorno” (upstream) pratico e relativamente poco costoso.

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Wi-Fi Wireless Fidelity (802.11b e successivi) è una famiglia di sistemi di trasmissione dati via onde radio che si sta diffondendo negli spazi pubblici (aeroporti, bar, alberghi) nelle imprese (come integrazione wireless delle LAN), nella P.A. (uffici e aree urbane).

Consente ai dispositivi fissi e mobili (Pc, palmari, telefoni) di scambiare traffico dati e di utilizzare servizi di rete attraverso una semplice e poco costosa scheda.

Non è una tecnologia necessariamente alternativa a cavo, fibra, Umts, satellite ma è una delle possibili evoluzioni per gestire il traffico dati in aree “locali”.

Negli Stati Uniti sta dando luogo a forme anche auto-organizzate di community che gestiscono i punti di accesso alla rete.

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Web 2.0

• Web 2.0 ?

• Sul web 2.0 (con strumenti web 2.0)

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The long tail (Anderson)

www.thelongtail.com

http://www.wired.com/wired/archive/12.10/tail.html