Cuestiones Previas

• ¿Cuál es el idioma de un ordenador?

• ¿Qué sistemas de comunicación conoces?

• ¿Qué es comprimir archivos?

• ¿Qué es el Sonido?

SITUACIÓN DE APRENDIZAJE

Muchos de los problemas existentes en la vida cotidiana se resuelven haciendo uso del llamado pensamiento computacional. El pensamiento computacional es el proceso mediante el cuál somos capaces de encontrar soluciones a problemas que vienen representadas como una secuencias de instrucciones, es decir, de la misma forma que construiríamos un programa informático. 

Por lo tanto, en esta unidad construiremos nuestro primer programa cuyo objetivo será comportarse como un Conversor Automático de Unidades. Tendremos que ser capaces de realizar un programa con SNAP donde dado un determinado número en decimal o en binario, el programa sea capaz de devolvernos el correspondiente número convertido a decimal o a binario dependiendo del parámetro de entrada indicado. Posteriormente, ampliaremos la funcionalidad de nuestro Conversor de Unidades para que también sea capaz de convertir un determinado número decimal y el sistema octal o hexadecimal y viceversa. 

Como producto final de nuestra Unidad Didáctica tendremos que entregar por un lado el Cuaderno Digital con las actividades de entrenamiento realizadas y, por otro lado, tendremos que entregar nuestro programa realizado con SNAP. 

SNAP 

Snap es un lenguaje de programación visual de arrastrar y soltar. Es una reimplementación extendida de Scratch. Estas capacidades adicionales lo hacen adecuado para una introducción seria a la informática para estudiantes de secundaria o universitarios.

En la siguiente presentación, tenemos un resumen muy claro de los elementos de Snap que aprenderemos en este tema:

1. EL SISTEMA BINARIO.

1.1 El Sistema Binario, el lenguaje de los ordenadores.

Desde la época romana, el ser humano  viene utilizando 10 símbolos (desde el 0 hasta el 9) para representar los datos numéricos, esta forma de representación recibe el nombre de  Sistema Decimal, algunas opiniones apuntan a que se eligieron diez símbolos por el número de dedos de las manos que siempre nos han servido de ayuda para contar.

Nosotros, como humanos podemos diferenciar rápidamente un número de un texto o de un símbolo. Cuando se empezaron a diseñar los ordenadores se vio que el ordenador no tenía la capacidad de identificar rápidamente estos datos y se llegó a la conclusión de que era mucho más fácil construir máquinas capaces de representar la información utilizando sólo 2 símbolos, el 0 y el 1. Esta forma de representar la información se conoce como Sistema Binario. 

 Por ello, todos los ordenadores necesitan codificar la información del mundo real al equivalente binario entendible por el ordenador. Desde los inicios de la informática la codificación ha sido uno de los mayores inconvenientes, sobre todo, por la fata de acuerdo en el mundo en cuanto a la representación de la información. No obstante, hoy en día ya tenemos numerosos estándares para representar la información. 

De forma resumida, podemos decir que la información que maneja un ordenador maneja: Números y Texto. Cualquier otro tipo de información (imagen, sonido, vídeo,...) se considera binaria (aunque como ya hemos comentado, toda la información que maneja un ordenador es binaria).

Por lo tanto, el Bit ( Binary Digit = Digito Binario ) es la unidad más pequeña de datos que puede almacenarse en un ordenador. 

Para un ordenador toda la información se almacena en forma de ceros y de unos, esos ceros y unos se guardan de diferentes modos dependiendo del dispositivo:

• Cargas eléctricas: Dispositivos como la memoria RAM o los pendrive están formados por transistores o condensadores, que son minúsculas baterías capaces de almacenar una carga eléctrica, de modo que si contiene carga eléctrica con un voltaje normal el ordenador lo entiende como un uno y si contiene un voltaje bajo lo entiende como un cero.

• Cargas magnéticas: En dispositivos de almacenamiento magnéticos como el disco duro, la información se guarda en forma de cargas magnéticas sobre la superficie de los discos. Esas cargas son leídas por un cabezal que se mueve a la vez que los discos van girando.

1.2 Conversión entre binario y decimal

1.2.1 Conversión de decimal a binario

Se divide el número del sistema decimal entre 2, a continuación el resultado entero se vuelve a dividir entre 2, y así sucesivamente hasta que el dividendo sea menor que el divisor, 2. Es decir, cuando el número a dividir sea 1 finaliza la división.

A continuación se ordena desde el último cociente hasta el primer resto, simplemente se colocan en orden inverso a como aparecen en la división. Este será el número binario que buscamos.

Ejemplo

Ordenando los restos del último al primero tenemos: 10000011. Por lo tanto, el número binario correspondiente al número decimal 131 es el 10000011.

1.2.2 Conversión de binario a decimal

Para realizar la conversión de binario a decimal debemos realizar las siguientes operaciones:

1. Comenzamos por el lado derecho del número en binario y multiplicamos cada dígito por 2 elevado a la potencia consecutiva, comenzando siempre por la potencia 0 (20).

2. Después de realizar cada una de las multiplicaciones tenemos que sumar los resultados y el número resultante será el equivalente al sistema decimal.

Ejemplos

También podemos optar por calcular unicamente las posiciones cuyo valor tiene un 1 ya que las que tienen un 0 siempre nos darán 0 en el cálculo. 

1.2.3 Byte

Un Byte es un conjunto o patrón de bits con una longitud de 8 bits. Ejemplo: 10001000

El termino byte era también utilizado para medir el tamaño de la memoria o de los dispositivos de almacenamiento. 

1.2.4 Tipos de Datos e Identificación en Memoria

En la siguiente imagen vemos un resumen de los distintos tipos de datos con los que suele trabajar un ordenador:

Llegados a este punto podríamos preguntarnos ¿Cómo es capaz de gestionar todos estos tipos de datos un ordenador? La respuesta es fácil de explicar pero difícil de realizar. Es decir, hemos dicho que el ordenador trabaja con el sistema binario y por lo tanto, para representar cualquier información necesita trabajar con un conjunto de bits. Cada conjunto o patrón de bits representará un dato en concreto. 

Y entonces.....gracias a este conjunto de bits....¿es capaz la memoria del ordenador de identificar cada tipo de dato (texto, imagen , video, etc..)? La respuesta es que NO, es decir, la memoria no es capaz de identificar el tipo de dato, únicamente se encarga de almacenar los datos como PATRONES DE BITS. Posteriormente será responsabilidad de los dispositivos de entrada/salida o de los programas interpretar correctamente el patrón de bits como un número, texto, imagen o algún otro tipo de datos. 

2. SISTEMA OCTAL

El sistema de numeración octal es un sistema de numeración en base 8, una base que es potencia exacta de 2. Esta característica hace que la conversión a binario o viceversa sea bastante simple. El sistema octal usa 8 dígitos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y cada dígito tiene el mismo valor que en el sistema de numeración decimal. 

Cada dígito Octal se suele representar con tres bits tal y como podemos ver en la siguiente tabla:

Pasamos de Decimal a Octal

Para pasar un número en base decimal a base octal se divide dicho número entre 8, dejando el residuo y dividiendo el cociente sucesivamente entre 8 hasta obtener cociente 0, luego los restos de las divisiones leídos en orden inverso indican el número en octal. 

Ejemplo: Convertimos el número 730 a Octal:

Finalmente vemos que su equivalente en Octal seria el: 1332

Pasamos de Binario a Octal

Para pasar de binario a octal, solo hay que agrupar de 3 en 3 los dígitos binarios, así, el número binario 1001010 (74 en decimal), lo agruparíamos como 1 / 001 / 010. como al primer dígito le hacen falta dos números para que se cumpla la regla de 3 en 3 le agregamos 2 ceros, de modo que quedaría (001) (001) (010). Después obtenemos el número en decimal de cada uno de los paréntesis de los números en binario que hemos agrupado. Para nuestro ejemplo tenemos el: 112 

Ahora si queremos hacer el proceso contrario, es decir, por ejemplo, pasar el número Octal a Decimal simplemente tendríamos que coger el número en octal de derecha a izquierda y asignar a cada uno la potencia en base ocho que le corresponde, es decir:

2 --> 8 elevado a cero  x 2 = 2

1-->  8 elevado a uno x 1= 8

1-->  8 elevado a dos x 1 = 64

Por lo tanto, tenemos: 2 + 8 + 64 = 74

3. SISTEMA HEXADECIMAL

El sistema hexadecimal (abreviado hex.) es el sistema de numeración posicional que tiene como base el 16. Esto quiere decir que el sistema hexadecimal utiliza 16 dígitos diferentes. En otras palabras: hay 16 dígitos, frente a los dos del sistema binario (1 y 0) o los diez del sistema decimal (de 0 a 9). 

Su uso actual está muy relacionado con la informática y ciencias de la computación donde las operaciones de la CPU suelen usar el byte u octeto como unidad básica de memoria. 

Pero..... ¿Para que sirve el sistema hexadecimal?

El sistema hexadecimal se utiliza en la informática para facilitar la legibilidad de números grandes o secuencias de bits largas. Estas secuencias largas de bits se agrupan en cuatro bits cada uno y se convierten al sistema hexadecimal. Con ello, a partir de una larga secuencia de unos y ceros se obtiene un número hexadecimal más breve, que puede dividirse en grupos de dos o cuatro. Así, los números hexadecimales son una manera más compacta de representar secuencias de bits. El sistema se utiliza, entre otras cosas, en la dirección de origen y de destino de protocolos de Internet (IP), en los códigos ASCII o en la descripción de los códigos de color en diseño web por ejemplo con el lenguaje de hojas de estilo CSS.

3.1 Notación Hexadecimal

Como mencionamos, el sistema hexadecimal utiliza 16 dígitos. Sin embargo, esto puede ocasionar un problema: con la notación numérica convencional, se utilizan los números decimales 10, 11, 12, 13, 14 y 15, que constan respectivamente de dos símbolos contiguos. Por esto, si se expresa el número 10 en el sistema hexadecimal, no queda claro si se trata del número decimal 10 o, por ejemplo, del número binario 2 (1 + 0).

Para evitar este problema, los números hexadecimales que representan los valores del 10 al 15 se reemplazaron con las letras mayúsculas A, B, C, D, E y F. De este modo, en el sistema hexadecimal, los números del 0 al 9 y las letras mayúsculas de la A a la F se utilizan para representar el equivalente numérico binario o decimal. Para poder distinguir los números hexadecimales de los decimales, existen varias notaciones (en los ejemplos siguientes, se representa el número hexadecimal “73”):

• 7316

• 73hex

• 73h

• 73H

• 0x73

• $73

• #73

• "73

• X'73'

El prefijo 0x y el sufijo h se utilizan sobre todo en programación, mientras que el símbolo del dólar se utiliza con ciertas familias de procesadores en lenguaje ensamblador.

Si se describen estados complejos, las cadenas de bits o cadenas binarias pueden llegar a ser muy largas. Al utilizar el sistema decimal en nuestro día a día, separamos los dígitos en grupos de tres para hacer más legibles los números muy grandes, como los millones o los billones. Lo mismo se aplica a los sistemas digitales, es decir, para facilitar la lectura de una secuencia de bits como 1111010111001111, esta se suele dividir en grupos de cuatro dígitos. El ejemplo se vería así: 1111 0101 1100 1111. Es aún más sencillo si se convierten los dígitos binarios a números hexadecimales.

Como 16 es la cuarta potencia de 2 (o 24) en el sistema decimal, existe una relación directa entre los números 2 y 16, de modo que un dígito hexadecimal tiene un valor igual a 4 dígitos binarios. Debido a esta relación, un número binario de 4 dígitos se puede representar con un solo dígito hexadecimal. Esto hace la conversión entre números binarios y hexadecimales relativamente sencilla, de forma que los números binarios grandes se pueden representar con menos dígitos gracias al sistema hexadecimal.

4. Representación de números y texto

4.1 Texto

¿Cuántos bits necesitamos para representar un símbolo en un idioma concreto?

Pues la respuesta depende de cuantos símbolos distintos tengo ese idioma. Es decir, el número de bits ( o lo que es lo mismo, la longitud del patrón de bits) que necesitamos para representar un símbolo en un idioma depende del número total de símbolos que tenga ese idioma. Cuanto más símbolos mayor será el número de bits que necesitemos. 

La relación no es lineal, es logarítmica. Es decir, si se requieren dos símbolos, la longitud es de un solo bit (el log2 es 1 ). Si se necesitan 4 símbolos, la longitud es de 2 bits (log2 4 es 2). Y así sucesivamente tal y como podemos ver en la siguiente tabla:

Por ejemplo: 

• Un patrón de bits compuesto de dos bits puede tomar cuatro formas diferentes: 00, 01, 10 y 11. Cada una de las cuales representa un símbolo. 

• Un patrón de bits compuesto de tres bits puede tomar ocho formas diferentes: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111.

4.1.1 Códigos

Durante la historia de la informática se han diseñado diferentes secuencias de patrones de bits para representar símbolos de texto. A estas se secuencias se les conoce como Código y al proceso de representar los distintos símbolos se le llama Codificación. Veamos a continuación algunos de los códigos más utilizados para representar texto.

Código ASCII

Se trata de Código Norteamericano de Estándares para Intercambio de Información (American Standard Code for Information Interchange). 

Este código utiliza siete bits para cada símbolo. Esto significa 128 (dos elevado a 7) símbolos distintos que pueden definirse mediante este código. Posteriormente se amplio a 8 bits (1 Byte) para que entrase fácilmente en un byte de memoria. 

Código ISO-8859-1

Se trata de una norma ISO que define la codificación del alfabeto latino, incluyendo los diacríticos ( como letras acentuales, ñ, Ç),  necesarios para lenguas originarias de Europa occidental, como el español. Esta norma tambien es conocida como Latin 1. 

Esta norma pertenece al grupo de juegos de caracteres de la ISO que se caracterizan por poseer la codificación ASCII en su ranto inicial ( 128 primeros caracteres ) y otros 128 caracteres para cada codificación, con lo que en total utilizan 8 bits. 

Además los caracteres de ISO-8859-1 son los primeros 256 caracteres del estándar ISO/IEC 10646 (Unicode). 

Código UNICODE

Con el tiempo surgieron nuevas necesidades y esto derivo en la necesidad de disponer de un código de mayores capacidades. Fue entonces cuando una coalición de fabricantes de hardware y software desarrollaron un código que utilizaba 16 bits y que por lo tanto podría representar hasta 65536 símbolos distintos ( 2 elevado a 16 ). Diferentes partes o secciones de este código se asignan a los símbolos de los distintos idiomas existentes en el mundo. 

Hoy en día los ordenadores trabajan con este código. Si accedemos al sitio oficial de UNICODE vemos que la definición oficial es la siguiente:

"Unicode es un estándar de codificación universal de caracteres. Este estándar de codificación proporciona la base para el procesamiento, almacenamiento e intercambio de datos de texto en cualquier idioma en todos los protocolos modernos de software y tecnología de la información"

Para que seamos capaces de entenderlo mejor, veámoslo con un ejemplo:

Cuando en nuestro ordenador queremos representar una letra del abecedario latino, lo que hace el ordenador es buscar entre todos los caracteres que hay dentro del estándar Unicode y ver que número tiene asignado. En el caso de la letra latina minúscula "a" vemos que tiene como número Unicode el: U+0061

Por lo tanto, cuando el ordenador tiene que representar la letra "a" del alfabeto latino, la busca entre todos los caracteres que tienen almacenados y la identifica por ese número. En el siguiente enlace puedes conseguir rápidamente el código de cualquier carácter Unicode.

Unicode cubre todos los caracteres de todos los sistemas de escritura del mundo, modernos y antiguos. Tambien incluye simbolos técnicos, signos de puntuación y muchos otros caracteres que se usan para escribir texto. Esto le permite satisfacer las necesidades de todo tipo de usuarios, ya sea en el mundo empresarial o académico. 

Y si, incluso los emoji tienen sus propios códigos:

Tipos de Codificación

Como acabamos de comentar, Unicode define cada carácter o símbolo mediante un nombre y un identificador numérico, el llamado punto de código. Y, cuando se ha asignado un código a un carácter, se dice que dicho carácter está codificado.

Para que ese número o código sea entendido por el ordenador debe estar codificado. Las formas de codificación de Unicode regulan las normas en las que los puntos de código se transformarán en unidades legibles por un máquina. Destacamos tres formas de codigicación bajo el nombre UTF ( Unicode Transformation Format):

• UTF-8: codificación orientada al uso de 8 bits (Byte).

• UTF-16: codificación de 16 bits.

• UFT-32: codificación de 32 bits de longitud fija y la más sencilla de las tres. 

Pero....¿Para qué necesitamos estándares como estos?

Pensemos en un correo electrónico o un documento escrito en chino, o en alemán...Sin la existencia de un sistema universal que facilite la decodificación, un texto en cualquiera de estos idiomas se vería de forma distinta desde un ordenador en España que desde otro ordenador situado en la otra punta del planeta. Si cada país tuviese sus propios sistemas de codificación, internet hubiese resultado imposible. Por ese motivo se inventó un formato universal. 

En el caso de las páginas HTML, éstas, solo pueden trabajar con una codificación, no se pueden mezclar varias. UTF-8 es la más recomendada por su capacidad para soportar muchos idiomas y signos. Por esta razón, cuando programamos una página web, es muy recomendable introducir la etiqueta <meta charset="utf-8">. Con esta etiqueta informamos al navegador de la codificación del set de caracteres que estamos utilizando. 

Para ampliar la información podemos ver el siguiente vídeo: 

4.2 Números

En el caso de los números, la representación es mucho más fácil ya que en un ordenador, la representación de los números se realiza mediante el uso del sistema binario.

5. Representación de imágenes, audio y vídeo

5.1 Imágenes

Las imágenes con las que trabajamos en un ordenador suelen ser de dos tipos, tal y como podemos ver en el siguiente diagrama:

Nos centraremos en primer lugar en los Mapas de Bits (Bitmap). Las imágenes de este tipo están formadas por pixeles. Un pixel es el elemento más pequeño de una imagen. Hasta aquí todo correcto....pero....¿Cómo es capaz el ordenador de mostrarnos la imagen en pantalla e incluso de almacenar una imagen en un archivo? Pues lo que hace el ordenador es asignar a cada pixel una secuencia de bits (patron de bits). El tamaño de esta secuencia de bits dependerá de la imagen en cuestión, es decir, por ejemplo, para una imagen formada solo por puntos blancos y negros, un patrón de un bit será más que suficiente para representar un pixel (0 para el blanco y 1 para el color negro). Las secuencias de bits se colocan una tras otra y se almacenan de esta forma en la computadora. Luego cada programa en concreto puede incluir sus propios códigos en el fichero para gestionar sus propias funcionalidades. 

Para representar imágenes a color, cada pixel coloreado se descompone en tres colores principales; Rojo, Verde, Azul (RGB). A continuación se mide la intensidad de cada color y se le asigna una secuencia de bits única para dicho color. Dicho de otra forma, cada pixel tiene tres patrones de bits, uno para representar la intensidad del color rojo, otro para representar la intensidad del color verde y otro para representar la intensidad del color azul. Por ejemplo:

Para el caso de los Gráficos Vectoriales, el ordenador no guarda las secuencias de bits debido a que en este caso cada imagen se descompone en una combinación de curvas y líneas. Estas figuras normalmente se representan por medio de una formula matemática por lo que cada vez que el sistema tiene que dibujar la imagen, la formula matemática vuelve a ser evaluada por el ordenador. Es por ello que los archivos de imagenes vectoriales NO contienen la secuencia de bits y suelen contener texto que representa dichas formulas matemáticas o texto que puede ser interpretado por el programa correspondiente para poder mostrar correctamente la imagen vectorial. 

5.2 Audio

5.2.1 Ondas Sonoras

Para comprender de una manera más precisa y sencilla el audio digital, hay que entender las reglas básicas de como las ondas sonoras se transmiten a través del tiempo/ espacio y como las personas lo reciben.

Se entiende por sonido la interpretación que nos trasmite nuestro cerebro de las vibraciones mecánicas que producen los cuerpos y que se propagan en forma de ondas a través de un medio hasta nuestros oídos.

Por ejemplo, la vibración de la cuerda de una guitarra, se transmite por el aire hasta nuestro oído en forma de ondas que hacen vibrar el tímpano y esta vibración es trasmitida e interpretada en los centros nerviosos superiores como sonido. Al hablar de sonido digital, establecemos que toda la información de la onda se puede codificar en forma binaria, es decir, en forma de 0 y 1.

Por otro lado, cuando las vibraciones se producen de forma arbitraria, sin ninguna secuenciación rítmica, decimos que se trata de un ruido.

El oído humano sólo percibe las frecuencias comprendidas entre 20 y 20.000 Hz(*), aunque el límite superior suele disminuir con la edad. Otras especies tienen un espectro auditivo diferente (Perros entre 20 y 65.000 Hz; el delfín puede llegar a percibir ultrasonidos de hasta 160.000 Hz y el murciélago de hasta 200.000 Hz). No obstante, este margen varía según cada persona.

Sin embargo, aquellos sonidos que se encuentren en un rango frecuencial superiores a los 20 kHz, se denominan ultrasonidos, mientras que los infrasonidos son ondas acústicas inferiores a los 20 Hz.

(*) Pero .... ¿Qué es un Hercio?

Un hercio es la unidad de medida de la frecuencia. Dicho de otra forma, un hercio representa un ciclo por cada segundo, entendiendo ciclo como la repetición por cada suceso. 

5.2.2 Audio Digital. ¿Qué es?

El audio digital es la codificación digital de una señal eléctrica que da origen a una onda sonora. Estas ondas van a ser las que representen el sonido en un equipo. Consiste en una secuencia de valores enteros y se obtiene de dos procesos: el muestreo y la cuantificación digital de la señal eléctrica:

• Muestreo: Consiste en establecer la amplitud de la señal eléctrica a intervalos regulares de tiempo.

• Cuantificación Digital: es posterior a la etapa de muestreo. El objetivo de esto es cuantificar con bits estos valores, mediante la asignación de niveles numéricos. Se encarga de convertir una sucesión de muestras de una señal analógica con amplitud continua en una sucesión de valores discretos.

Digitalizar el audio es el proceso mediante el cual el sonido analógico se convierte en una secuencia de dígitos (1 y 0) a través del sistema binario. A este proceso se le llama muestreo o, en inglés, sampling.

Existen varias maneras de transformar el sonido analógico en sonido digital. La más común es la captación del sonido mediante un micrófono o grabadora. Estos dispositivos recogen las vibraciones sonoras a través de una membrana para luego ser convertidas en electricidad y ser transmitidas a un ordenador mediante un cable.

Por último, para cerrar este ciclo de transformación, la digitalización se consolida a través de la placa de sonido que procesa la señal y la convierte.

Una vez digitalizado el sonido es importante poder realizar el proceso contrario, la conversión del sonido digital en analógico. La combinación de 1 y 0 es leída y se reproduce el sonido de cada muestra a la misma velocidad en que se tomó. El sonido ahora es analógico y es reproducido por los altavoces. Esta nueva conversión es indispensable para que el oído humano pueda percibirlo.

5.3 Vídeo

El vídeo consiste en una rápida sucesión de imágenes acompañadas de sonido. Las imágenes se superponen a suficiente velocidad como para dar la sensación de movimiento continuo. Esta velocidad se mide en fotogramas por segundo (fps). Con el término vídeo digital nos referimos a que la información sobre el contenido está expresada en forma binaria y asocia a cada punto o píxel de la imagen un valor numérico (0 y 1).

6. Compresión.

6.1 ¿Qué es la compresión de datos?

La compresión de datos es el proceso o tarea de reducir el tamaño de un archivo informático. Para ello existen en el mercado programas específicos que a través de un algoritmo consiguen determinar formas de acortar largas cadenas de datos para luego volver a ensamblarlas de forma reconocible al recuperarlas. El resultado es un archivo que utiliza menos bits (ocupa bastante menos espacio) que el archivo original.

6.2 ¿Por qué es importante la compresión de datos?

La compresión de datos minimiza el espacio que ocupan los archivos en un disco duro y reduce el tiempo necesario para transferirlos o descargarlos. Esta reducción de espacio y tiempo puede suponer un importante ahorro de costes. Por ejemplo, las organizaciones que almacenan grandes cantidades de datos, como las empresas, pueden ahorrar en gastos de almacenamiento de datos, ya que la compresión les permite almacenar más archivos con menos capacidad. Además, como los archivos comprimidos tardan menos tiempo en transmitirse por Internet, estas organizaciones tienen menos necesidad de invertir en costosas actualizaciones del ancho de banda.

Para algunas otras organizaciones, la compresión les permite ofrecer un servicio óptimo con la mayor comodidad. Por ejemplo, los proveedores de telecomunicaciones manejan enormes cantidades de datos de audio y vídeo. La compresión les permite dar servicio a un gran número de clientes con un compromiso mínimo de la calidad auditiva o visual.

6.3 Tipos de compresión de datos

6.3.1 Sin perdidas

En los datos sin pérdida, todos los datos originales están intactos. El algoritmo reduce el tamaño del archivo de tal manera que conserva la información necesaria para ampliar el archivo a su tamaño original cuando se descomprime. El formato sin pérdidas es necesario para los archivos que no pueden funcionar sin todos los datos originales. Entre estos archivos se encuentran las aplicaciones de software, los documentos y ciertos formatos multimedia utilizados por profesionales, como fotógrafos, cineastas y músicos.

6.3.2 Con Perdidas

La compresión con pérdidas puede reducir aún más el tamaño de los archivos, pero con un cierto compromiso en los detalles. Este formato es adecuado para tipos de archivos en los que la pérdida de detalles es apenas perceptible. Entre estos archivos se encuentran los medios de comunicación del usuario, como las descargas de música, películas e imágenes. En estos casos, hay una cierta reducción de la calidad de reproducción, pero es poco probable que el consumidor lo note.

6.4 Algunos métodos de compresión de datos.

Codificación de la longitud de Ejecución

La codificación de longitud de ejecución es un método sin pérdidas que aprovecha las cadenas de datos que se repiten con frecuencia. Por ejemplo, si un archivo de imagen incluye una cadena de 10 píxeles consecutivos del mismo color, el algoritmo puede insertar un dato que informe de que hay 10 de esos píxeles y luego eliminar cualquier dato redundante. Aunque el algoritmo añade algunos datos, elimina muchos más, reduciendo el tamaño total del archivo.

Codificación del diccionario

La codificación por diccionario es otro método sin pérdidas que convierte los datos originales en un código numérico abreviado mediante bits de 0 y 1 y, a continuación, utiliza un «diccionario» como referencia para volver a convertir el código en una forma reconocible. Esto es comparable a un restaurante que utiliza números para representar varias combinaciones de comida en su menú. Por ejemplo, el número uno puede representar «pollo frito con patatas y guisantes» La descripción del menú ocupa 36 caracteres, pero el código numérico es sólo uno. Aquí, el diccionario es el conocimiento de que un determinado número representa un plato específico.

Codificación perceptiva

La codificación perceptiva es un método de compresión con pérdidas que descarta las partes de un archivo que la mayoría de los humanos son incapaces de percibir. Dependiendo del tipo de archivo, el algoritmo puede determinar qué elementos del archivo se ajustan a esta descripción y, posteriormente, reducir o eliminar su presencia. Por ejemplo, un archivo de música sin procesar puede contener ondas sonoras en el rango ultrasonido, que las personas no pueden oír.

Lempel–Ziv

La compresión Lempel–Ziv es un algoritmo sin pérdidas que encuentra caracteres repetidos en un conjunto de datos y los sustituye por tokens, o secuencias acortadas. Por ejemplo, en un mensaje que diga «AAABAAABAA», el algoritmo escanearía el mensaje, se detendría en cada secuencia de letras desconocida y le asignaría un token. La primera secuencia desconocida sería la única «A,» que podría recibir un token de «1.» La siguiente sería «AA,» que sería «2.» «BA» sería la tercera secuencia, recibiendo un «3.» Las secuencias posteriores serían familiares. El algoritmo puede convertir el mensaje original en «1233231,» una compresión de casi el 60%.