Informática Prof. Macêdo Firmino Representação da Informação Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 1 / 16
Introdução Estamos acostumados a pensar nos computadores como mecanismos complexos, mas o fato é que essa máquina basicamente conhecem duas coisas: 0 e 1 (sistema binário); As informações serão representadas por conjuntos de 0 e 1; Tabela: Equivalência entre os sistemas numéricos Decimal Binário 0 000 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 111 Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 2 / 16
Bit e Byte Cada o ou 1 no sistema binário denomina-se bit (de binary digit); Cada um conjunto de 8 bits é chamado de byte: 8bit = 1byte(1B) Tabela: Múltiplos do Byte Quantidade de Bytes Nome 2 10 = 1.024 Kilobyte (KB) 2 20 = 1.048.576 Megabyte (MB) 2 30 = 1.073.741824 Gigabyte (GB) 2 40 = 1.099.511.627.776 Terabyte (TB) Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 3 / 16
Representação de Informação Para entendermos como funciona a representação de informações por um sistema binário, imagine a necessidade de criar uma maneira (modelo) para identificar o estado do movimento de um carro em uma determinado momento; Para representar incialmente veríamos quais são as possibilidades do estado do carro e posteriormente atribuíamos valores binários quaisquer. Por exemplo, vejamos a tabela. 00 Carro parado 01 Carro andando em frente 10 Carro virando a direita 11 Carro virando a esquera Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 4 / 16
Representação de Informação Desta forma, o computador pode processar os dados mais eficientemente; Quando são usados dois bits, o número de combinações possíveis são quatro, pois: Número de combinaç~oes= 2 n 4 = 2 2 Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 5 / 16
Representação de Texto Apartir da década de 60, surgiu a necessidade dos computadores se comunicarem. Desta forma, surgiram padrões de codificação para representar texto, vídeo, imagem, áudio,etc. Para representar caracteres (texto) foi criado o código ASCII de oito bits, que permitiu representar 256 símbolos; Tabela: Exemplos de caracteres na codificação ASCII Binário Caracter ASCII 0010 1011 + 0011 0001 1 0100 0001 A 0110 0001 a 0011 1101 = 0111 1101 } Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 6 / 16
Representação de Texto Com a disseminação dos computadores surgiu a necessidade de representar caracteres diferentes daqueles apresentados no ASCII, por exemplo, o alfabeto japonês. Para isso, foi criado o Unicode; O Unicode foi criado por um consórcio de empresas (como IBM, Apple, Microsoft, Nokia, HP e outras). Esse código utiliza 16 bits (2 bytes) e permite a representação de 65.536 símbolos; Desta forma, o Unicode representa uma grande quantidade de símbolos diferentes, entre eles os alfabetos árabes, grego, hebraico, japonês e latino, formas geométricas, padrões Braile, setas e símbolos matemáticos, etc. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 7 / 16
Representação de Imagens A imagem abaixo pode ser definida como tendo pontos pretos e pontos brancos na sua formação. Para que esta imagem possa ser trabalhada usando um computador, é necessário adequá-la ao modelo de numeração binária. Para isso adotaremos o padrão: Bit 0: quadro branco; Bit 1: quadro preto. Desta forma, podemos representa-la por bits 0s e 1s. 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 8 / 16
Representação de Imagens Observe que na tabela temos 6 linhas e 6 colunas. Portanto para representarmos esta imagem gastamos 36 bits (aproximadamente 4 bytes); Para representamos imagens coloridas, deve-se levar em consideração que a imagem continuará sendo representada por pontos, mas eles assumirão cores diferentes; Para representarmos as cores que irão aparecer, monta-se uma tabela, na qual uma combinação de bits representará uma determinada cor. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 9 / 16
Representação de Imagens 00 01 10 11 00 01 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 11 00 00 00 11 00 00 11 11 11 00 00 Neste exemplo utilizamos 2 bits resultando em 4 cores; O tamanho da figura, com o acréscimo das cores, aumentou de 36 bits para 72 bits. Quanto maior esta combinação de bits (chamado de profundidade de cor) maior o número de cores que podem ser representadas, aumentando a fidelidade da imagem. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 10 / 16
Representação de Imagens Existem diversos formatos de codificação de imagens, vejamos alguns: BMP (Windows Bitmap): padrão muito parecido com o exemplo anterior. O tamanho da imagem é diretamente proporcional ao seu tamanho (pontos ou pixels) e a profundidade de cor. Geralmente é utilizado neste padrão 24 bits para cores (16.777.216 cores); GIF (Graphic Interchange Format): utiliza algoritmos para comprimir os dados, como isso ele consegui apresentar a mesma imagem, mas com um tamanho menor (em bytes). A imagem comprimida apresenta qualidade semelhante a mesma sem compressão. No entanto, este formato possui no máximo, 256 cores, impedindo o seu uso prático na compactação de fotografias. Este formato é utilizado em imagens fixas e em animações; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 11 / 16
Representação de Imagens JPEG ou JPG (Joint Photographic Experts Group): formato que utiliza um algoritmo de compressão de dados que pode gerar imagens menores, mas, ao mesmo tempo, gera alguma perda na qualidade. Em compensação, este formato permite apresentar de até 16 milhões de cores por imagem. Geralmente se obtém uma compressão com pouco perceptível perda na qualidade da imagem. O JPG é o formato de imagem mais comum usado por câmeras digitais e outros dispositivos de captura de imagem. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 12 / 16
Representação de Vídeos Quando várias imagens são apresentadas sucessivamente em uma determinada velocidade, com pequenas variações de movimento entre uma e outra, os nossos olhos são enganados e entendem que a imagem está em movimento; No cinema são 24 imagens (ou quadros) por segundo. No computador são 30 quadros por segundo; Vejamos a quantidade de memória necessária se utilizarmos uma resolução de 800 x 600, colorida, e um padrão de imagem estilo BMP; Cada quadro (imagem): 800 x 600 = 480.000 bits; Considerando 16 milhões de cores possíveis: 24 bits; Tamanho de cada imagem: 480.000 x 24 = 11.520.000 1,44 MBytes; Sendo 30 imagens por segundo: 1,44 x 30 43,2 MBytes/s; Considerando um filme de 2 horas (7.200 s): 7.200 x 43,2 311 GBytes; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 13 / 16
Representação de Vídeos Como podemos observar se não for utilizado técnicas de compressão de dados é difícil encontrar meios de armazenar esse tamanho. Desta forma, criou-se o conceito de codec; Um codec é um programa que codifica os dados referentes a uma imagem em movimento para que ela seja transmitida ou armazenada e decodifica para que a imagem em movimento possa ser visualuzada; Neste processo de codificação, o tamanho em bytes é comprimido de modo que os dispositivos possam armazenar e manipular estas imagens. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 14 / 16
Representação de Vídeos Vejamos alguns exemplos de codecs: MPEG (Moving Picture Experts Group): utiliza técnicas de armazenar somente os quadros principais da imagem em movimento e simulam como seriam os quadros intermediários baseado nas alterações. Este padrão é subdividido em: MPEG-1: utilizado em CDs de vídeo e SVCD; MPEG-2: utilizado na televisão digital por cabo, televisão digital por satélite e DVD; MPEG-4: utilizado em discos Bluray. AVI (Audio Video Interleave): padrão definido pela Microsoft. Este padrão define os dados de um quadro e a diferença entre ele e o quadro que vêm em seguida. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 15 / 16
Questões 1 Uma foto colorida, com tamanho de 300 x 200 pontos, é apresentada pelo computador com uma profundidade de cor de 16 bits. Qual o tamanho dessa figura em bytes? 2 Um texto possui 2.550 caracteres. Qual seria o seu tamanho em bytes se ele fosse codificado em ASCII? e se fosse codificado em Unicode? 3 O que é um codec e qual a sua utilizade? 4 Pesquise na Internet como se dá o processo de codificação do som (digitalização do som). 5 Pesquise na Internet outras extensões para imagens e outros codecs existentes. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Setembro de 2011 16 / 16