La codifica dei caratteri e le immagini digitali

Codifica dei Caratteri e Unicode

La codifica dei caratteri è essenziale per la rappresentazione di testi in sistemi digitali e si basa sull'assegnazione di un codice numerico a ogni simbolo. Il codice ASCII, che sta per American Standard Code for Information Interchange, è stato uno dei primi sistemi di codifica ad essere ampiamente adottato. Utilizzando 7 bit, l'ASCII originale poteva rappresentare 128 caratteri, mentre la versione estesa, che utilizza 8 bit, ne rappresenta 256. Questi includono sia caratteri di controllo, utili per la gestione del testo, sia caratteri stampabili. Tuttavia, l'ASCII non era sufficiente per coprire la vasta gamma di lingue e simboli esistenti. Per questo motivo, è stato sviluppato lo standard Unicode, che fornisce un set di codici per oltre un milione di caratteri, abbracciando diverse lingue, ideogrammi, simboli tecnici e emoji. L'Unicode Consortium è l'organizzazione responsabile dell'aggiornamento e della manutenzione di questo standard. Per rappresentare Unicode, i formati più comuni sono UTF-8 e UTF-16, che utilizzano rispettivamente da 1 a 4 byte e 2 o 4 byte per carattere, permettendo una maggiore flessibilità e compatibilità internazionale.

Discretizzazione e Rappresentazione delle Immagini

La discretizzazione è il processo mediante il quale un'immagine continua viene convertita in una serie di pixel, che sono i singoli punti che compongono l'immagine digitale. Nelle immagini monocromatiche, ogni pixel può essere rappresentato da un singolo bit, che assume valore 0 per indicare il bianco e 1 per il nero. I pixel sono ordinati in una griglia che procede da sinistra a destra e dall'alto verso il basso, consentendo di trasformare l'immagine in una sequenza binaria. La qualità dell'immagine digitale è determinata dalla risoluzione, che indica il numero di pixel per unità di superficie, e dalla profondità di bit, che specifica quanti bit sono utilizzati per rappresentare ciascun pixel. Maggiore è la risoluzione e la profondità di bit, migliore sarà la rappresentazione dell'immagine rispetto all'originale.

Tipologie di Immagini Digitali

Le immagini digitali si classificano principalmente in due categorie: bitmap (o raster) e vettoriali. Le immagini bitmap sono costituite da una matrice di pixel e sono particolarmente adatte per la rappresentazione di fotografie e immagini con gradazioni di colore complesse. Al contrario, le immagini vettoriali sono composte da elementi geometrici definiti matematicamente, come punti, linee e curve, che le rendono indipendenti dalla risoluzione e quindi scalabili senza perdita di qualità. Per le immagini a colori, il modello RGB (Red, Green, Blue) è il più utilizzato nei dispositivi elettronici, in quanto ogni pixel è definito dalla combinazione dei tre colori primari additivi. Per la stampa, si preferisce il modello CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black), che si basa sulla combinazione dei colori primari dei pigmenti per la sintesi sottrattiva, adatta alla riproduzione su carta.

La Rappresentazione delle Immagini in Gradazioni di Grigio e a Colori

Nelle immagini in gradazioni di grigio, ogni pixel è rappresentato da più bit per consentire la visualizzazione di diversi livelli di grigio. Ad esempio, con 8 bit per pixel si possono ottenere 256 tonalità di grigio. Nelle immagini a colori, il modello RGB utilizza 24 bit per pixel, con 8 bit dedicati a ciascuno dei tre colori primari. Questo permette di rappresentare milioni di colori, avvicinandosi alla gamma visibile dall'occhio umano. Il bianco è ottenuto dalla combinazione al massimo livello di tutti e tre i colori, mentre il nero è l'assenza di colore. Il modello CMYK, usato nella stampa, funziona sottraendo luce per creare colori, con il nero (K) aggiunto per migliorare la profondità e il contrasto delle immagini stampate.

Il Codice ASCII e la Sua Evoluzione

Il codice ASCII ha rappresentato un punto di svolta nella codifica dei caratteri, con i suoi 128 caratteri iniziali (7 bit) che includevano sia comandi di controllo sia caratteri stampabili. I comandi di controllo, come l'avanzamento della riga o il ritorno a capo, sono essenziali per la formattazione del testo, mentre i caratteri stampabili comprendono lettere, numeri e simboli di punteggiatura. L'ASCII esteso, che utilizza 8 bit, ha ampliato il set di caratteri per includere simboli aggiuntivi, ma la sua capacità di rappresentare la diversità linguistica e simbolica globale rimaneva limitata. Questo ha portato allo sviluppo dello standard Unicode, che fornisce una codifica universale per i caratteri, facilitando la comunicazione e lo scambio di informazioni in un contesto globale.