Formazione on lineper la scuola del futuro
IMMAGINI E COMPUTER
di Calogero De Gregorio
Multimedia e tecnologia digitale
L’immagine e la sua fruizione
Acquisizione e rappresentazione di immagini
Computer Graphics
ContenutiContenuti
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di Calogero De Gregorio Interattività.
Capacità di combinare le forme tecnologicamente più avanzate dei concetti base della comunicazione.
Possibilità di collegare testo suoni e immagini in base al significato.
Caratteristiche del Caratteristiche del multimediamultimedia
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di Calogero De Gregorio La didattica
La consultazione
La formazione
L’intrattenimento
I giochi
. . .
L’applicazione del L’applicazione del multimediamultimedia
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Per immagine si intende una qualsiasi rappresentazione in grado di fornire stimolazioni luminose e quindi potenzialmente in grado di evocare sensazioni visive.
L’immagine in genere consiste in una distribuzione di onde elettromagnetiche (intensità luminose e colori) emesse da una struttura a due dimensioni ed in grado di essere percepite da un sistema visivo.
Secondo le ipotesi fatte l’immagine sarà quindi il prodotto di un’interazione tra un ente che emette e/o riflette radiazioni elettromagnetiche spazialmente distribuite e un ente che le percepisce.
L’immagineL’immaginee la sua fruizionee la sua fruizione
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di Calogero De Gregorio La rappresentazione eidetica è
quel processo attraverso cui si passa dalla realtà, all’immagine della realtà (acquisizione di immagine).
Le principali aree tecnologiche interessate sono:
Hardware di acquisizione e visualizzazione.
Memorizzazione di immagini.
L’immagineL’immaginee la sua fruizionee la sua fruizione
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di Calogero De Gregorio L’acquisizione di un’immagine è il
processo che la “ferma” sul supporto opportuno per gli usi successivi.
Le tecnologie per la rilevazione e registrazione di immagini possono essere divise in due classi principali:
foto chimiche (ex. pellicola fotografica).
foto elettroniche (ex. telecamera).
Acquisizione di Acquisizione di immaginiimmagini
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I media digitali sono basati sul principio di fondo che qualunque cosa si percepisca con i propri sensi possa essere misurata e rappresentata numericamente.
Caratteristica della tecnologia digitale è la sua resistenza al rumore in trasmissione e duplicazione.
Un sistema di elaborazione digitale ignora i segnali di livello diverso dai due livelli tipici dei segnali logici di riferimento(0 e 1) eliminando, di fatto, il rumore.
La tecnologia La tecnologia digitaledigitale
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Le forme usuali in cui si presentano le immagini sono analogiche (cioè sia le coordinate spaziali che le intensità luminose assumono valori continui).
Quindi nel contesto dell’elaborazione numerica delle immagini, l’acquisizione è preliminare alle tecniche vere e proprie di elaborazione e deve produrre come risultato un’immagine numerica su un supporto accessibile da parte di un calcolatore.
Il processoIl processodi acquisizionedi acquisizione
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Facendo riferimento alle tecniche foto elettroniche le fasi in cui può essere scomposta l’acquisizione sono:
scansione
trasduzione
campionamento
quantizzazione
memorizzazione
Il processoIl processodi acquisizionedi acquisizione
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Scansione, in cui vengono esplorate le diverse parti dell’immagine da acquisire.
Trasduzione da intensità luminosa ad altra grandezza generalmente elettrica.
Campionamento che misura tale grandezza in un insieme finito di punti.
Quantizzazione che converte tali misure in quantità numeriche che possono assumere un numero finito di valori.
Memorizzazione di tali valori su un opportuno supporto
Il processoIl processodi acquisizionedi acquisizione
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Gli scannerGli scanner
Tipologia : Palmari, Desktop (a letto
piatto, a foglio alimentato)
Parametri:
Risoluzione in dpi (punti per
pollice)
Livelli di grigio (per scanner
monocromatici)
Numero di colori possibili (per
scanner a colori)
Interfacce: generalmente SCSI,USB
Il documento sottoposto a scansione
viene illuminato.
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Gli scannerGli scanner
La luce riflessa passa attraverso una lente e raggiunge un serie di foto sensori strettamente ravvicinati.
La tensione di uscita di ogni sensore luminoso è proporzionale alla quantità di luce che lo colpisce.
Viene messa a fuoco una singola linea di scansione del documento e la tensione di uscita è convertita in un valore digitale.
Negli scanner a colori le luci rossa, verde e blu illuminano in sequenza ogni linea di scansione e ciò che si ottiene è un file d’immagine a colori.RGB
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Il processo di acquisizioneIl processo di acquisizione
Rilevatore Campionatore
Memoria
Immagine
Segnale Analogico
Quantizzatore
Segnale discreto
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di Calogero De Gregorio Nel mondo del computer l’immagine
è un agglomerato di puntini,
chiamati «pixel», disposti in una
griglia rettangolare formata da righe
e colonne.
Il numero dei colori che è possibile
avere in un’immagine varia da 2 a
16,7 milioni.
Rappresentazione Rappresentazione delle immaginidelle immagini
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Risoluzione di una Risoluzione di una immagineimmagine
La risoluzione è il valore complessivo
della qualità dell'immagine. Essa è
espressa in punti o in pixel per
pollice.
La risoluzione e la qualità sono
direttamente proporzionali al numero
di punti per pollice.
Maggiore è la risoluzione, maggiori
sono le dimensioni del file.
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di Calogero De Gregorio Le dimensioni delle immagini
possono variare a seconda della
memoria e delle risorse del sistema.
Il tipo di immagine determina la
scala cromatica che l’immagine
stessa può prevedere.
La «scala dei colori» specifica il
numero massimo di colori disponibili.
Rappresentazione Rappresentazione delle immaginidelle immagini
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Sono possibili le seguenti scale di
colori:
Monocromia
Scala di grigi
Indicizzazione a 16 e 256
colori
Colore originale
ScaleScale didi coloricolori
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di Calogero De Gregorio Le immagini a scala di grigi possono
contenere il nero, il bianco ed una
gamma di grigi.
Le immagini a 16 colori (4 bit per
pixel) contengono 16 toni i cui grigi
sono compresi fra il bianco puro ed il
nero puro.
Le immagini a 256 colori (8 bit per
pixel) contengono 256 toni i cui grigi
sono compresi, e variano
uniformemente, fra il bianco puro ed il
nero puro.
Scala di grigiScala di grigi
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Le immagini a mappa di colori
contengono tinte specificate secondo
una tavola rappresentante i valori di
ciascun colore.
Tali valori possono essere scelti in
una scala più ampia di colori a
disposizione, ma nell’immagine
appariranno soltanto i colori presenti
nella tavola.
Le immagini indicizzate a 16 colori
necessitano di 4 bit per pixel per
essere rappresentate, mentre le
immagini indicizzate a 256 colori
impiegano 8 bit per pixel.
Immagini Immagini indicizzateindicizzate
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Le immagini in colore originale impiegano il rosso, il verde ed il blu (sistema RGB).
Ciascun pixel può contenere 256 livelli di intensità combinati per ottenere il colore finale.
Per essere rappresentate, le immagini in colore originale necessitano di 24 bit per pixel, divisi in 8 bit per ciascun colore fondamentale.
Alcuni formati di file memorizzano immagini in colore originale a 32 bit, che includono 8 bit in più per la trasparenza.
Immagini true Immagini true colorcolor
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Il modello RGB è adottato dai
monitor dove i colori sono ottenuti
emettendo fasci di luce di diversa
intensità che attivano i fosfori rossi,
verdi e blu di ciascun pixel dello
schermo.
Il numero reale di colori che appare
sul monitor dipende dal tipo di
hardware e di driver.
Il modello RGB è detto, appunto,
additivo perché si basa
sull'aggiunta di fasci di luce emessi
dal tubo a raggi catodici (CRT).
La visualizzazione La visualizzazione delle immaginidelle immagini
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di Calogero De Gregorio Esistono due metodi per memorizzare un’immagine:
Immagini vettoriali(draw) : un file vettoriale non memorizza l’immagine bensì contiene l’insieme di istruzioni necessarie a crearla.
Immagini bitmap (paint) : un file bitmap memorizza l’immagine usando informazioni relative a ogni pixel.
Memorizzazione di Memorizzazione di immaginiimmagini
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La compressione La compressione delle immaginidelle immagini
Tutti i sistemi di compressione richiedono due algoritmi: uno per comprimere i dati e uno per decomprimerli, generalmente asimmetrici.
Il processo di compressione rende l’immagine più compatta senza alterare le dimensioni sul video.
L’immagine:
occuperà meno spazio
sarà più facile da elaborare
richiederà meno tempo per essere trasferita in rete
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I tipi di I tipi di compressionecompressione
Il processo di codifica/decodifica può
essere non invertibile.
Fra gli schemi di compressione
distinguiamo:
Codifica entropica (Lossy), che
produce file molto compatti ma
elimina delle informazioni e
quindi la qualità potrebbe
risultare scadente
Codifica sorgente (Lossless),
che non produce degrado
qualitativo nella immagine ma è
meno efficiente dell’altra
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Formati per Formati per immagini staticheimmagini statiche
Molti formati di file immagine sono stati concepiti per applicazioni ed hardware specifici:
BMP, formato nativo per le immagini in Windows.
GIF, utilizzato per il trasferimento di immagini di grandi dimensioni tramite collegamenti via Modem.
JPEG, formato per la compressione dei dati.
WMF, metafile che memorizza un’ immagine tramite una serie di funzioni GDI di windows.
. . .
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Lo standard JPEG è stato è stato
sviluppato per la compressione di
immagini statiche a tono continuo.
Lo standard multimediale per le
immagini in movimento, MPEG, è
grosso modo ottenuto con la codifica
JPEG di ciascuna immagine o
fotogramma.
Si aggiungono alcune funzioni extra
per la compressione di serie di
immagini ed il rilevamento del
movimento.
Lo standard Lo standard JPEGJPEG
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Le operazioni effettuate da JPEG in modalità sequenziale infedele
Preparazione
blocco
Trasformata
DCTQuantizzazione
Quantizzazione
differenziale
Codifica di
stringa
Codifica
statistica
OutputOutput
InputInput
Lo standard JPEGLo standard JPEG
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Computer GraphicsComputer Graphics
Con il termine computer graphics si intende quel complesso di strumenti e realizzazioni software che non facciano esplicito riferimento all’elaborazione di testo o suono
Oggi quasi tutti i computer supportano sistemi grafici, e gli utenti utilizzano e accedono alle risorse del sistema attraverso interfacce grafiche (Graphics User Interface)
È possibile utilizzare Paint programs (per immagini digitali) e Draw programs (per immagini vettoriali) per creare e modificare immagini nei diversi formati
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Computer GraphicsComputer Graphics
In computer graphics una immagine è . . .
una fotografia, un disegno a mano libera, un documento di testo convertito in forma digitalizzata (di solito tramite scanner o una fotocamera digitale), una simulazione
. . . ed ancora . . .
la rappresentazione di un oggetto che non esiste ancora (e che potrebbe non esistere) o di un luogo che non possiamo vedere direttamente, come una immagine medica di un organo interno del nostro corpo.
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Computer GraphicsComputer Graphics
È possibile modificare il formato, il
colore, la compressione e la
risoluzione di un'immagine
Simulare scene del mondo reale
Per comprendere le potenzialità
della computer graphics possiamo
esaminare, attraverso le seguenti
semplici immagini, quali sono le
principali tecniche adoperate per la
sintesi di scene del mondo reale
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Object RenderingObject Rendering
E’ possibile utilizzare diverse semplici tecniche di rendering per realizzare modelli tridimensionali di oggetti:
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ShadingShading
Le tecniche di Shading estendono e migliorano la reale rappresentazione di oggetti introducendo nuove caratteristiche (transparency and textures):
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Ray TracingRay Tracing
Le tecniche prima ricordate (insieme ad altre) rientrano nelle più generali tecniche di rendering chiamate ray tracing: riflessione e trasparenza.
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RadiosityRadiosity
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ColorColor
Il computer tipicamente rappresenta i colori basandosi su tre componenti: Red, Green, and Blue. La combinazione di questi tre colori realizza, ad esempio, l’immagine full-color nel primo riquadro in alto a sinistra:
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ColorColor
Controllando la visualizzazione dei colori componenti, possiamo simulare differenti qualità dell’immagine:
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