Representação Binária da Informação Prof. Jorge Manuel Lage Fernandes Arquitetura e Organização de Computadores

Tipos de Informação Escrita e Numérica (Dados) Sons Imagens Vídeos / Multimídia (Sons + Imagens)

O que é informação? Definição: Hoje em dia: - Conjunto de dados a cerca de alguém ou algo... - Notícia transmitida à alguém ou público - Elemento básico da memória. Hoje em dia: - Nossa geração tem mais informação disponível do que em qualquer tempo da história. - Informação é poder - Pergunta: Como chegamos a essa conjuntura?

Armazenamento e Transmissão de Informação Antes da Era da Informação: - Inscrições em Pedras (Pré-História) - Papiros - Livros e Registros Era da Informação - Globalização - Internet Tudo isso graças: Armazenamento Digital

Armazenamento Digital Computadores - Eletrônica Digital (ENIAC) Álgebra de Boole Circuitos Digitais (Válvula/Transistor) Estados ON (1) e OFF (0). Processamento desses Estados ou Conjunto desses Estados (Dados) Armazenamento Mas como representar informações se só existem 2 estados? Utilizando representação numérica de dos estados: 0s e 1s S i s t e m a B i n á r i o

Números Binários Sistemas de Numeração: Representação das quantidades através de símbolos (pré-história) Decimal (intuitivo ao homem) Hexadecimal (0 a F) Sistema Binário Baseado em 2 elementos: 0 e 1 (bits) Como representar os números? Matemática: Permutação dos elementos (2n) Exemplo: Para 3 bits => 8 valores 1 2 3 4 5 6 7 000 001 010 011 100 101 110 111

Representação Binária da Escrita A representação dos números é bastante simples e intuitiva, conforme a disponibilidade de bits. Como poderíamos representar escrita(caracteres)? Codificando cada caractere Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Constituído pela combinação de 8 bits Quantos caracteres? Exercício: Escreva seu nome em uma seqüência de bits de acordo com a tabela ASCII.

Código ASCII Exercício: Escreva seu nome em uma seqüência de bits de acordo com a tabela ASCII.

Representação de Sons Definição da Física: O som é composto por ondas sonoras. Esssas ondas são ondas mecânicas, longitudinais e tridimensionais. Por serem longitudinais, são ondas de pressão, e caminham no meio de propagação através de sucessivas compressões e rarefações das partículas do meio (veja abaixo). As ondas ao se propagarem através de um meio elástico alcançam o ouvido causando a sensação sonora. O aparelho auditivo humano é sensível a sons cujas freqüências estão compreendidas na região de 20 Hz à 20 kHz . Se o som é uma onda, como representar essa informação?

Representação de Sons A uma “velocidade” fixa a cada segundo (freqüência) vamos amostrando esse sinal (medindo), e transformamos esses níveis em informação numérica que é convertida em grupos de bits. A amostragem de um sinal nada mais é que um “jogo de ligar pontos” para representar a forma da onda do sinal. Um DVD por exemplo grava 20 níveis de sinal, ou seja:         0000 0000 0000 0000 0000 0000 N= 0         1111 1111 1111 1111 1111 1111 N= 1.048.575  

Representação de Imagens “Uma imagem vale mil palavras”? Uma imagem digital é composta por diversos (ou em alguns casos) milhares de pontos denominados pixels. + Pontos estamos+ Perto da Realidade (Resolução) Cada pixel possui uma determinada cor e essa cor pode ser representada por um conjunto de bits. Atualmente a resolução de uma imagem é medida em megapixels (ou seja milhões de pixels)

Representação de Imagens Esta imagem (320x230) é composta por cerca de 73600 pixels (0,07mega pixels) Cada pixel é definido por 16 bits, ou seja, temos 1177600 bits (147.200 bytes). Cor: 25543 = 0110001111000111

Representação de Imagens 1 – 1 bit (2 cores) 2 – 4 bits (16 cores) 3 – 6 bits (64 cores) 4 – 8 bits (256 cores) 5 – 16 bits (65536 cores) 1 2 3 4 5

Representação de Multimídia Vídeo + Áudio Diversas imagens são dispostas uma após outra em uma seqüência uniforme de tempo. Ou seja, o mesmo princípio de um filme em película. A estas imagens denominamos frames. Quanto maior a disposição de frames por segundo (FPS) mais próximo da realidade este vídeo será. Por sua vez, o áudio é incorporado e sincronizado sua execução com os frames. A codificação em bits é a mesma utilizada em imagens e áudio. A qualidade do som e imagem é diretamente proporcional a quantidade de bits utilizados por frame.

Compactação das Informações Não podemos falar de representação binária de informação se não levarmos em conta que muitas vezes nossa capacidade de armazenamento ou transmissão possui limitações. A Compactação elimina as redundâncias e organiza os bits de forma que ocupem menos espaço no dispositivo de armazenamento ou transmissão. "Não pergunte o que o seu país pode fazer por você - Pergunte o que você pode fazer por seu país!" John F. Kennedy Quais as redundâncias que encontramos, que poderiam ser compactadas?

Compactação das Informações Não pergunte o que o seu país pode fazer por você - Pergunte o que você pode fazer por seu país! (93 bytes = 774 bits ) 1 – “Pergunte “ - 2 vezes 2 – “o que “ - 2 vezes 3 – “você ” - 2 vezes 4 – “país” - 2 vezes 5 – “pode” - 2 vezes 6 – “fazer “- 2 vezes 7 – “por “ - 2 vezes 8 – “seu “ - 2 vezes Compactado: Não_12_o_845673_-_12356784!(28 bytes = 224 bits) Obs: Precisamos de um elemento chamado dicionário de dados que neste caso ocupa quase o mesmo volume que a frase descompactada. Mas imaginemos um texto de algumas páginas, aí a economia é bastante relevante! Em imagens, áudio e vídeos a ocorrência de redundância é ainda maior!

Exemplos de Compactação das Informações Arquivos Compactados (Zip, RAR, Arj..) Imagens JPG (Joint Photographic Experts Group) e GIF (Graphics Interchange Format) Arquivos de Áudio MP3 e WMA (Windows Media Audio) Vídeos MPEG (Moving Picture Experts Group)