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Digitalizzazione
audio
Digitalizzazione
audio
Il suono è un fenomeno fisico che viene generato dalla vibrazione di materia. Queste vibrazioni producono onde che, propagandosi in un mezzo trasmissivo (es. aria)colpiscono gli oggetti che incontrano facendoli a loro volta vibrare. Quando queste onde raggiungono e colpiscono il nostro sistema uditivo, questo le trasforma in impulsi che permettono al nostro cervello di percepire le onde come suono. La materia che vibra viene chiamata sorgente sonora, mentre le onde che trasportano il suono prendono il nome di onde sonore. I suoni composti da una sola onda sono chiamati suoni puri e sono generati da suoni progettati appositamente. Le onde sonore vengono convogliate dall'orecchio esterno attraverso il canale uditivo e fanno vibrare il timpano. A sua volta, il timpano, vibrando, fa muovere la catena degli ossicini che si trovano nell'orecchio medio. Le vibrazioni attraverso la finestra ovale imprimono movimento al liquido presente nella coclea dell’orecchio interno, stimolando migliaia di cellule ciliate. Questo si traduce nella trasformazione delle vibrazioni in impulsi elettrici. Dall’orecchio interno poi si diparte il nervo acustico che porta le informazioni al cervello perché vengano elaborate quali sensazioni uditive. Un suono quindi per essere percepito, segue questo percorso: le onde sonore vengono captate, si propagano prima mediante vibrazione meccanica e vengono poi trasformate in impulsi nervosi perchè possano essere rielaborati dal cervello in suoni comprensibili. Quindi il padiglione serve per raccogliere queste onde di pressione, il condotto uditivo fa si che queste onde vengano convogliate e quando arrivo al timpano si flette.
Rappresentazione del suonoRappresentazione del suono
Un segnale sonoro è composto da una serie di onde che sono caratterizzate da una certa frequenza e da una determinata ampiezza. Se volessimo memorizzare queste onde sonore dovremmo trovare una che permetta di essere memorizzata. Una possibilità è utilizzare una rappresentazione per analogia, cioè creare dei suoni analogici. Questi suoni sono rappresentati mediante una variazione di tensione elettrica nel tempo con l’obiettivo di far corrispondere questa variazione alla forma dell’onda sonora da rappresentare. All’interno di un sistema computerizzato non possiamo rappresentare i suoni in modo analogico ma dobbiamo rappresentarli in formato digitale (suoni digitali), dobbiamo quindi trasformare questi suoni in sequenze di bit. Infatti mentre il mondo reale e la rappresentazione analogica sono scenari continui, il computer opera in una ambiente discreto.
SUONO ANALOGICO = sono una rappresentazione per analogia dei
suoni del mondo reale. In figura è rappresentato un tipico esempio di sistema analogico. Da un lato abbiamo un microfono che trasforma le variazioni della pressione dell’aria in un segnale elettrico analogo alle onde che si propagano nell’aria. Il segnale elettrico non è costante ma varia nel tempo e queste variazioni rappresentano il segnale sonoro. Dopo aver trasformato le onde sonore in impulsi elettrici il segnale può essere elaborato in qualche modo, ad esempio amplificato. Infine il processo inverso di trasformazione da segnale analogico a onde sonore avviene grazie a dispositivi che convertono le variazioni di tensione elettrica in variazioni di pressione dell’aria, trasformando il segnale elettrico in un segnale sonoro percepibile all’orecchio umano. I suoni digitali sono rappresentati da una sequenza di bit, per ottenere una rappresentazione digitale del suono dobbiamo utilizzare delle componenti che permettano ti digitalizzare un suono. Queste componenti sono essenzialmente due: convertitore analogico digitale( trasforma la pressione in byte) e convertitore digitale analogico.
Produzione di un suonoProduzione di un suono
Compressione audioCompressione audio L’audio occupa moltissimo spazio di memoria, molto più delle immagini. Bisogna quindi trovare un Jpeg dei suoni, cioè bisogna trovare un sistema di compressione che sia in grado di diminuire così tanto la grandezza dei file in modo da poterli utilizzare senza sacrificare grandi quantità di memoria. Proprio per questo è nato il MP3 MPEG MP3 e MPEG sono formati di file compressi per l'audio e il video rispettivamente. L'MP3 è un formato audio compresso che riduce le dimensioni dei file senza compromettere gravemente la qualità del suono, mentre il MPEG è un formato di compressione video comunemente utilizzato per filmati e video online. Entrambi sono standard ampiamente utilizzati nell'industria dell'intrattenimento digitale. Loro lavoravano alla compressione del video e scoprono che ci sono delle frequenze chiamate mascheranti che hanno la caratteristica di impegnare il timpano in modo tale che le onde di pressione che arrivano dopo queste frequenze non vengano percepite dal timpano, proprio per questo hanno deciso di togliere le frequenze che vengono dopo quelle mascheranti, grazie a questa soppressione siamo passati a una occupazione di memoria di quasi 100 volte minore. Sono dunque algoritmi che possono essere utilizzati sia per comprimere segnali vocali sia musicali. Nonostante possano produrre audio di grande qualità, le compressioni MPEG, appartengono alla famiglia delle compressioni con perdita(lossy). I meccanismi di compressione audio MPEG non sono quindi reversibili, cioè non è possibile ricostruire il segnale audio originale. Oggi la codifica AAC(advanced audio coding) è di gran lunga la più diffusa e adottata: si tratta del formato audio standard o di default per: YouTube, iPhone, iPod, iPad, iTunes. WMA(windows media audio) è la tecnologia di compressione dei dati audio sviluppata da Microsoft nel 1999, per combattere i metodi di compressione MP3 e AAC di Apple. Rispetto al formato MP3, WMA mantiene un livello di qualità più elevato a un bitrate (velocità di trasmissione) più basso. 8D-audio a 360° =è una tecnica studiata nei primi anni ‘70 dal matematico inglese Michael Gerzon si basa sulla “manipolazione di alcuni volumi e livelli, in modo da consentire al cervello di identificare da dove provieneunsuono".
CODEC= è un programma o un dispositivo che si occupa di codificare e/o decodificare digitalmente un segnale (tipicamente audio o video) perché possa essere salvato su un supporto di memorizzazione o richiamato per la sua lettura. Un codec video è un programma o un dispositivo elettronico sviluppato per descrivere ovvero codificare un flusso video sotto forma di dati numerici adatti ad essere memorizzati o trasmessi. VIDEOMAPPING = è una tecnica che permette di dipingere con la luce superfici ed oggetti più o meno complessi. Nello specifico consiste nel proiettare immagini e animazioni su superfici che sono trasformate in qualcosa di vivo regalando l'impressione che la realtà si animi ottenendo uno spettacolare effetto visivo.L’omotetia: una particolare trasformazione geometrica del piano e dello spazio, che dilata e contrae gli oggetti, mantenendo invariati gli angoli ossia la forma; l’omografia:la relazione da punti di due spazi tali per cui ogni punto di uno spazio ad uno e solo uno punto del secondo spazio; l’anamorfosi: è un effetto di illusione ottica per cui un’immagine viene proiettata sul piano in modo distorto, rendendola riconoscibile solamente se viene osservata da un preciso punto di vista o attraverso l’uso di strumenti deformanti MPEG4 = MPEG-4 è uno standard di compressione video sviluppato dal Moving Picture Experts Group (MPEG). Questo formato viene utilizzato per comprimere video, audio e altri tipi di dati multimediali. MPEG-4 offre una notevole qualità video a bitrate più bassi rispetto agli standard precedenti ed è ampiamente utilizzato per la distribuzione di video su Internet, streaming multimediale, trasmissioni televisive e altri usi multimediali. È stato utilizzato per creare formati video popolari come MP4.
HardwareHardware L'hardware è la parte fisica di un computer che ne consente il funzionamento. Si riferisce a qualsiasi componente fisica di una periferica o di una apparecchiatura elettronica. L'insieme di tali componenti è anche detto componentistica. In inglese il vocabolo significa letteralmente "ferramenta" (da hard, "duro, pesante" e ware "manufatto, oggetto"), e si contrappone al software, la parte logica (dall'inglese soft, cioè "morbido, leggero").
COMPUTER = E’ una macchina automatizzata programmabile in grado di eseguire sia
complessi calcoli matematici (calcolatore) sia altri tipi di elaborazioni dati (elaboratore). E’ un elaboratore perché immagazzina ed elabora dati in base ad una serie di istruzioni (il programma). E’ elettronico perché utilizza componenti elettroniche (transistor, microprocessori ecc). E’ digitale perché l’informazione viene elaborata convertendola in segnali numerici basati sul sistema binario: Esistono vari tipi di computer:
- il supercomputer è un tipo di sistema di elaborazione progettato per ottenere capacità estremamente elevate, dedicato ad eseguire calcoli matematici ad elevate prestazioni;
- il mainframe computer o sistema centrale è una tipologia di computer caratterizzata da prestazioni di elaborazione dati di alto livello di tipo centralizzato. Tipicamente sono presenti in grandi sistemi informatici come i centri elaborazione dati o organizzazioni (pubbliche e private) dove sono richiesti elevati livelli di multiutenza, enormi volumi di dati, grandi prestazioni elaborative, unite ad alta affidabilità;
- un personal computer è un qualsiasi computer che si presti alla personalizzazione da parte dell'utente nell'uso quotidiano;
- Il notebook computer è costituito da due blocchi hardware (display e tastiera) di dimensioni simili e collegati tra loro mediante una o più cerniere che ne permettono la sovrapposizione o l’allontanamento. In particolare, quando il computer non si utilizza, i due blocchi possono essere sovrapposti in modo da risparmiare spazio e facilitare il trasporto del computer. Quando si utilizza il computer è necessario invece allontanare i due blocchi;
- un server è un componente informatico di elaborazione e gestione del traffico di informazioni che fornisce un qualunque tipo di servizio ad altre componenti (tipicamente chiamate clients, cioè “clienti”) che ne fanno richiesta attraverso una rete di computer, all'interno di un sistema informatico o anche direttamente in locale su un computer,
- un client indica un qualunque componente che accede ai servizi o alle risorse di un'altra componente detta server.
Componenti esterniComponenti esterni
- TASTIERA= La tastiera di un computer è un dispositivo di input composto da una serie di tasti che consentono agli utenti di inserire dati, testo e comandi nel computer. Ogni tasto corrisponde a un carattere, a una funzione o a un simbolo specifico e quando viene premuto, invia un segnale al computer.
- MOUSE = Il mouse è un dispositivo di input che consente agli utenti di interagire con un computer. Il mouse utilizza un sensore per rilevare il movimento sulla superficie su cui viene posizionato e traduce questo movimento in spostamenti del cursore sullo schermo del computer. Facendo clic sui pulsanti del mouse, gli utenti possono selezionare, aprire, trascinare e interagire con oggetti e elementi sullo schermo, rendendo più facile e intuitiva la navigazione e l'utilizzo del computer.
- MONITOR = Il monitor di un computer è il dispositivo di output che visualizza le informazioni prodotte dal computer. Si tratta di uno schermo che mostra testo, immagini, video e altre informazioni visive generate dal computer. Il monitor permette agli utenti di vedere e interagire con il contenuto del computer, rendendo visibili le operazioni eseguite, le applicazioni aperte, i file visualizzati e molto altro. Componenti opzionaliComponenti opzionali
1. MODEM = è un apparecchio di collegamento
telefonico di un terminale (ad esempio un computer) a una rete di trasmissione dati, che converte (modula) i segnali digitali in impulsi analogici e, in fase di ricezione, riconverte (demodula) gli impulsi analogici in segnali digitali.
- STAMPANTE = Una stampante è un dispositivo di output che consente di produrre copie fisiche di documenti o immagini presenti sul computer. Questo dispositivo può stampare testi, immagini o grafici su carta o altri supporti, utilizzando inchiostro, toner o altre tecnologie di stampa. Le stampanti sono disponibili in varie tipologie come stampanti a getto d’inchiostro, stampanti laser, stampanti a sublimazione termica, e possono stampare in diverse dimensioni e formati, a colori o in bianco e nero.
- SCHEDA DI RETE = è un'interfaccia digitale, costituita da una scheda elettronica, che svolge tutte le funzionalità logiche di elaborazione necessarie a consentire la connessione del dispositivo ad una rete informatica e la conseguente trasmissione e ricezione di dati.
- SCANNER = è una periferica in grado di acquisire in modalità ottica una superficie analogica (fogli stampati, pagine, fotografie, diapositive), di interpretarla come un insieme di pixel, e quindi di ricostruirne la copia fotografica sotto forma di immagine digitale
InterfacciaInterfaccia
E’ il punto di comunicazione tra l’utente e il sistema. Può essere visuale, come il desktop e le icone, oppure interattiva, come la tastiera, il mouse e lo schermo touch. È l’ambiente attraverso il quale gli utenti interagiscono con il computer, consentendo loro di inserire dati, avviare applicazioni, visualizzare informazioni e gestire le operazioni del sistema PCI (Peripheral Component Interconnect) è uno standard di connessione hardware utilizzato all'interno dei computer per collegare componenti aggiuntivi come schede di espansione, schede di rete, schede audio e altre periferiche. Il bus PCI consente una comunicazione ad alta velocità tra questi componenti e la scheda madre del computer, consentendo l'espansione e l'aggiornamento delle funzionalità del sistema. Successivamente è stato sviluppato anche il PCI Express (PCIe), una versione evoluta che offre maggiori prestazioni e flessibilità di connessione. CHIPSET dall'unione delle parole chip e set che, in lingua inglese, significano "integrato" e "insieme") è l'insieme di circuiti integrati di una scheda madre che si occupano di smistare e dirigere il traffico di informazioni tra le varie componenti della scheda. È considerato il cuore della scheda madre.
Processore Processore
Sono circuiti contenenti milioni di transistor ed altri componenti elettronici, ottenuti sfruttando le caratteristiche di semiconduttività del silicio (un metalloide) e la sua relativa facilità di essere convertito in isolante tramite drogaggio (aggiunta al semiconduttore di piccole percentuali di atomi non facenti parte del semiconduttore stesso allo scopo di modificare le proprietà elettriche del materiale). I transistor conservano le informazioni sotto forma di carica elettrica, variando il livello a seconda della logica usata nel funzionamento del circuito. L'unità di elaborazione o processore è un tipo di dispositivo hardware di un computer che si contraddistingue per essere dedicato all'esecuzione materiale dell'elaborazione dati di un programma tipicamente sotto la supervisione del sistema operativo. Contengono milioni di transistor ed altri componenti elettronici, ottenuti sfruttando le caratteristiche di semiconduttività del silicio. I transistor conservano le informazioni sotto forma di carica elettrica, variando il livello a seconda della logica usata nel funzionamento del circuito. CPU -> Il Processore (CPU) il “cervello” del computer, ha il compito di elaborare i dati presenti in memoria secondo le indicazioni ricevute da programma ed è composto da CU (unità di controllo) ed ALU (unità aritmetico logica). CU e ALU -> La CU coordina e controlla l’esecuzione dei comandi impartiti alla CPU secondo regole differenti per ogni tipo di processore. Gestisce il reperimento di dati e istruzioni dalla memoria ed il collocamento nei registri, dove l’ALU può elaborarli. L’ALU elabora i dati provenienti dalla memoria eseguendo le richieste dell’unità di controllo:
- calcoli (+ - * /)
- operazioni logiche (AND OR NOT)
- operazioni di confronto (< > = <>) •Al termine l’Unita di Controllo copia le informazioni sulla memoriaRAM Il microprocessore è semplicemente un tipo di processore, solitamente riferito a un processore completo su un singolo chip, come quelli usati nei computer personali. In breve, sono spesso la stessa cosa, ma “microprocessore” può indicare specificamente un processore su scala ridotta o integrato su un singolo chip.
ClockClock Un circuito sulla scheda madre genera il Clock Principale che consente a sincronia tra tutti i componenti del computer. Dispositivi più veloci o più lenti lavorano ad una velocità che corrisponde a multipli o sottomultipli del Clock principale. Il Processore è il chip singolo più importante ed opera ad una velocità diverse volte superiore rispetto al Clock principale. Tale velocità è misurata in MegaHertz o GigaHertz
MemoriaMemoria
MEMORIA INTERNA (O PRIMARIA)
Formata da microcircuiti elettronici chiamati microchip. Si divide in:
- RAM:RandomAccess Memory
- ROM: Read Only Memory MEMORIA DI MASSA (O SECONDARIA) E’ composta da unità di memorizzazione periferiche capaci di mantenere i dati nel tempo, quali:
- DISCHI FISSI
- DISCHI REMOVIBILI
- UNITA’ DI BACKUP MEMORIA RAM = E’ il principale tipo di memoria interna e contiene i dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione. Accesso casuale significa che al processore occorre sempre lo stesso tempo per accedere a una qualsiasi (casuale) parte della memoria. La memoria RAM è volatile, cioè quando si spegne il computer tutti i dati in essa contenuti vengono persi. La grandezza della RAM viene misurata in megabyte o gigabyte. MEMORIA ROM = Contiene dati e istruzioni che non possono essere modificati, ma soltanto letti ed eseguiti. Sono istruzioni di base che coordinano il funzionamento del PC e servono per l’avvio della macchina, i cosiddetti programmi di sistema e il BIOS (Basic Input Output System) sistema di base per il controllo di entrata ed uscita. La memoria RAM è volatile mentre la memoria ROM non lo è pertanto quando si spegne il computer rimangono i dati in essa contenuti
Dispositivi di memorizzazione Dispositivi di memorizzazione EVOLUZIONE DELLE MEMORIE DI MASSA Supporti Magnetici (dischi fissi, floppy, zip, nastri...) Codificano l’informazione come lo stato ‘magnetizzato/non magnetizzato’ di superfici magnetiche, facile da convertire in segnali elettrici Supporti Ottici (CD-ROM, DVD...) Usano la caratteristica di ‘riflessione/non riflessione’ di un raggio laser. Supporti Magneto-Ottici Sfruttano la superficie magnetica per memorizzare i dati e quella ottica per allineare la testina Memorie Flash (per camere digitali, agende elettroniche...) Un tipo particolare di memoria elettronica che permette di mantenere lo stato delle proprie celle anche alla disconnessione dal segnale elettrico. UNITA REMOVIBILI MAGNETICHE Floppy (dischetti)
- Capacità: 1,44 MB
- Velocità: bassa
- Zip e Superdisk
- Capacità: 100-120 MB – Velocità: media UNITA REMOVIBILI -> chiave USB, penna USB, pendrive HARD DISK è la principale unità di registrazione permanente per capacità e velocità. Un disco rigido o disco fisso indica un dispositivo di memoria di massa di tipo magnetico che utilizza uno o più dischi magnetizzati per l'archiviazione dei dati (file, programmi e sistemi operativi). Il disco rigido è un dispositivo di archiviazione del computer ed è uno dei tipi di dispositivi di memoria di massa attualmente più utilizzati essendo presente nella maggior parte dei computer ed anche in altri dispositivi elettronici. L’accesso all’informazione è di tipo diretto. Il partizionamento di un hard disk è il processo di suddivisione del disco rigido in sezioni logiche separate chiamate partizioni. Queste partizioni fungono da "contenitori" separati per dati, file system e software. Ogni partizione può essere utilizzata in modo indipendente, consentendo, ad esempio, l'installazione di sistemi operativi diversi su segmenti separati del disco o la separazione dei dati personali dai file di sistema. La formattazione è l'operazione tramite la quale si prepara per l'uso un supporto di memorizzazione di massa, in questo caso un disco fisso, per renderlo idoneo all'archiviazione di dati, impostando la struttura del file system che vi verrà creato sopra. Consiste nel predisporre degli spazi all’interno dei quali trovano posto i dati, ed è necessaria per poterlo utilizzare. Nel caso degli hard disk la suddivisione è rappresentata da cerchi concentrici (detti tracce) a loro volta ripartiti in segmenti (detti settori). Esiste uno spazio particolare, detto FAT (File Allocation Table), in cui è memorizzato l’indice del contenuto dei settori (cluster), per poter identificare i punti nei quali i file sono memorizzati. Dunque, un cluster è un raggruppamento logico di settori contigui in un hard disk. La deframmentazione è un'operazione di ottimizzazione dell'archiviazione dei dati nella memoria di massa di un computer. Consiste nel ridurre la frammentazione esterna dei file presenti sulla memoria stessa ristrutturandone l'allocazione e facendo in modo che ciascun file risulti memorizzato in una zona contigua dal punto di vista fisico, permettendo così di ridurre drasticamente i tempi di accesso e lettura dei file. Backup significa fare una copia e archiviare i dati del computer così che in qualsiasi momento può essere utilizzato per ripristinare le versione originale nel caso in cui avvenga una perdita di dati.
La programmazione strutturata è una tecnica il cui scopo è di limitare la complessità della struttura dei programmi evitando le istruzioni di salto incondizionato. Programmazione Orientata agli oggetti= è basata su comandi che hanno al loro interno una serie istruzioni (attributi). Esempio: Java, PHP, Python I linguaggi funzionali sono basati sul concetto matematico di funzione. L'assegnazione esplicita è assente, si utilizza soltanto il passaggio dei parametri. Nei linguaggi di programmazione dichiarativi (o logici) l'istruzione descrive una relazione fra i dati: programmare in un linguaggio logico significa descrivere l'insieme delle relazioni esistenti fra i dati e il risultato. Un linguaggio di scripting è un linguaggio di programmazione interpretato destinato in genere a compiti di automazione del sistema operativo o delle applicazioni, o a essere usato nella programmazione web all'interno delle pagine web.
Struttura sistema operativo Struttura sistema operativo
Funzioni principali:
**- gestione delle risorse hardware
- interfaccia verso utente** Ciascun livello: - usa le funzionalità di quello sottostante
- fornisce servizi al livello che segue nella gerarchia
- gestisce delle risorse mediante politiche invisibili ai livelli superiori
- Il kernel costituisce il nucleo fondamentale di un sistema operativo. Un kernel è un gruppo di funzioni fondamentali, strettamente interconnesse fra loro e con l'hardware, che ha il compito di fornire ai moduli che compongono il sistema operativo e ai programmi in esecuzione sul computer le funzioni fondamentali, di base ed un accesso controllato all'hardware. Dunque è il motore di un sistema operativo. Quei sistemi in grado di eseguire più sistemi contemporaneamente sono detti multitasking.
- Lo swapping è una tecnica di gestione della memoria utilizzata dai sistemi operativi quando la memoria RAM disponibile è esaurita. Consiste nel trasferire porzioni di dati o processi dalla memoria RAM a uno spazio di memoria di massa, come un disco rigido o un’unità SSD, liberando così spazio nella RAM per nuovi dati o processi. Quando è necessario richiamare questi dati o processi, vengono nuovamente spostati dalla memoria di massa alla RAM. Questa tecnica può rallentare le prestazioni del sistema poiché l’accesso ai dati sulla memoria di massa è più lento rispetto alla RAM, ma consente di gestire in modo efficiente la disponibilità limitata di memoria principale.
- La gestione dell'input/output ovvero delle periferiche di sistema viene gestito dal sistema operativo insieme ai driver di periferica
- Un file system indica un meccanismo con il quale i file sono posizionati e organizzati o su un dispositivo di archiviazione o su una memoria di massa. Dunque, organizza e gestisce i dati secondo una struttura ben precisa. Il file system deve mettere a disposizione diverse funzioni per la manipolazione dei file: • creazione/eliminazione • lettura/scrittura/esecuzione • coordinamento accessi contemporanei • controllo degli accessi
- L’interfaccia utente (UI, User Interface) , è un'interfaccia uomo-macchina, ovvero ciò che si frappone tra una macchina e un utente, consentendone l'interazione reciproca. La shell (detta anche interprete dei comandi) è la parte di un sistema operativo che permette agli utenti di interagire con il sistema stesso, impartendo comandi e richiedendo l'avvio di altri programmi.
- interfaccia a riga di comando (CLI, Command Line Interface) è caratterizzata da un'interazione di tipo testuale tra utente ed elaboratore. L'utente impartisce comandi testuali in input mediante tastiera alfanumerica e riceve risposte testuali in output dall'elaboratore mediante display o stampante alfanumerici;
- interfaccia grafica (GUI, Graphical User Interface) consente l'interazione uomo-macchina in modo visuale utilizzando rappresentazioni grafiche piuttosto che utilizzando una interfaccia a riga di comando. Un widget è un componente grafico di una interfaccia utente di un programma, che ha lo scopo di facilitare all'utente l'interazione con il programma stesso.
