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Un compressore opera su un file dati idealmente in due stadi: con un
modellatore e un codificatore entropico. Il modellatore spesso è
specifico per un tipo di dati, mentre il secondo è generale. Lo
scopo del modellatore è quello appunto di fare un modello dei dati,
ed usarlo per prevedere il futuro, cioè il byte successivo, dati
tutti i precedenti nel file. I compressori entropici lavorano basandosi
sul fatto che si risparmia bit se si spediscono al ricevente codici più
corti per i simboli più frequenti. Il ricevente contiene gli stessi
due blocchi di modellatore e codificatore entropico.
Il modellatore calcola la differenza, l'errore, fra la sua previsione
e il file effettivo, e la spedisce al codificatore. In ricezione lo stesso
modellatore è in grado di ricostruire i dati originali, basandosi
sul dato iniziale e sulle differenze. Se la previsione era ben fatta la
maggior parte dei simboli dell'input era stata prevista, e la sequenza
differenza sarà composta quasi solo di piccoli errori. Dato che
stiamo lavorando in digitale, piccoli errori sono necessariamente di pochi
tipi, quindi il segnale passato al codificatore conterrà pochi simboli
ad alta probabilità e alcuni, i grandi errori, poco probabili. Questo
è proprio quello che ci vuole per una buona compressione entropica...
Facciamo un esempio molto semplice, con audio digitale mono 8bit/camp., frequenza campionamento di 16Khz, 1.63s della mia voce che pronuncia "I think, therefore I am", per un totale di 26089 campioni (byte). Di seguito eccone l'oscillogramma, lo spettrogramma e l'istogramma di frequenza (cliccandoli si può udire).
Come si vede l'istogramma è più piccato, e il suono risulta meno "pieno", diefetta di basse frequenze, ma perfettamente intelleggibile. Sul piano la correlazione lineare è ancora presente, ma molto diminuita:
Nota ai grafici: per eseguire spettrogrammi e oscillogrammi ho utilizzato Cool Edit Pro 1, poi ho ridotto le loro dimensioni spaziali e numero di colori. Gli istogrammi sono una rielaborazione di quelli del Paint Shop Pro 5, mentre i diagrammi di correlazione sono ottenuti con Exel 7, usando le prime tremila coppie di campioni dei file, con l'ausilio di due elementari programmi T. Pascal, necessari per convertire i byte in forma di file testuale di coppie e per differenziare un file di byte (stando attenti agli overflow).