La figura qui accanto mostra un riassunto di tutto il procedimento della conversione di un segnale analogico in un segnale digitale, visto nell'articolo precedente. 
Ciascuna immagine può essere  infatti considerata come una serie  di variazioni di luce bidimensionali, ovvero, nel senso della larghezza e dell'altezza. 
Provate a mettere gli occhi su un' immagine, ad esempio, su  una qualunque fotografia. Analizzate l'angolo superiore sinistro: ha una determinata luminosità. Se procediamo all'  analisi in una direzione (ad esempio da sinistra a destra) ecco che si incontra una variazione di luminosità. 
In altre parole, se spostiamo l'attenzione verso destra vediamo che questo valore di luminosità può crescere o diminuire, oppure crescere ancora, e così via in un saliscendi tra lo scuro e il chiaro. Quello che è rappresentato in alto (A) nella figura qui a destra, potrebbe essere proprio una porzione dell'immagine.  Se traduciamo questa luminosità (punto dopo punto) in una curva, si ha  la curva B. La curva B assomiglia molto ad un segnale video che esce da una videocamera. Questa curva ha un andamento "analogo"  rispetto a quello della luminosità che l'ha generata, perchè sale quando sale la luminosità, scende quando scende la luminosità. E quindi l'onda in B è un' onda "analogica". Inizia qui la conversione analogica/digitale. 

LA CONVERSIONE  
 

La conversione analogica/digitale avviene con un procedimento chiamato "campionamento". Ad intervalli regolari, scanditi da un oscillatore (clock) viene misurata la curva: nella figura della pagina precedente si vedono in C sette frecce che cadono dall'alto in basso, e simboleggiano sette misurazioni effettuate sulla base di una certa frequenza predeterminata, su cui torneremo più tardi. La distanza della curva dallo zero -in ciascun momento in cui cade la misurazione- può essere rappresentata da un numero decimale. Ad esempio, 5,6,7,8,7... 
Qui è importante notare una cosa. Occorre  fare bene i conti con il numero massimo  di valori che può assumere ciascuna misurazione. Se ciascun punto trasportasse 1.000.000 di possibilità (ovvero, se ciascuna misurazione potesse assumere un numero tra 1 e 1.000.000), si avrebbe una misurazione molto precisa, ma occorrerebbe trasportare una massa di dati enorme. Ogni  500.000 misurazioni (quel tanto che basta a  trasportare una buona immagine video) servirebbero (500.000 x 1000.000= 500 miliardi di informazioni. Se invece vi sono solo 4 possibilità, ecco che per ciascun punto basta trasportare 4 valori. Per 500.000  misurazioni, bastano due milioni di informazioni. Tra 2 milioni e 500 miliardi c'è una bella differenza. Ma anche un'immagine di 4 toni è ben differente come qualità rispetto ad una immagine con un maggior numero di valori intermedi. Su questo rimandiamo a quanto detto a  suo tempo circa la "scala dei grigi", e alla figura con 2 valori, 4 valori di grigio e 256 grigi. 
In buona sostanza, il risultato della misurazione deve poter assumere un numero di valori limitato, se si vuole  avere  una quantità di dati ragionevole, ma deve assumere un numero di valori elevato se si vuole avere una qualità d'immagine decente.  Queste due esigenze contrapposte non possono trovare risposta se non in una situazione di perenne compromesso. 

LA FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO 
 

Oltre che al numero di valori che può assumere ciascuna misurazione, passiamo a considerare  il numero di misurazioni che servono. Anche qui, la situazione è più o meno la stessa: un grande numero di misurazioni comporta un'immagine più accurata, ma aumenta la massa di dati da trasportare, da registrare, da manipolare. Abbiamo  già accennato nella puntata scorsa ad un problema di importanza fondamentale: l'intervallo tra una misurazione e l'altra dev'essere abbastanza stretto, altrimenti tra una misurazione e l'altra potrebbero esserci delle variazioni significative del segnale che noi non cogliamo in quanto non vengono misurate, cadendo appunto tra due misurazioni. Se tra la misura 2 e la 3 ci fosse un picco della curva, questo non verrebbe "visto", in quanto si conserverebbero i dati del punto  2 e del punto 3, senza quello intermedio. Con quanta frequenza dev'essere misurata una curva? In altre parole, quanto deve distare nel tempo una misurazione dall'altra? 
E' stato detto che la frequenza del campionamento (la frequenza delle misurazioni, in cui viene fatto un "campione" della curva) segue la legge di Shannon: occorre misurare  con una frequenza almeno doppia rispetto a quella della massima frequenza da conservare. Cosa consegue da ciò? 
Che la frequenza di campionamento è in funzione della risoluzione massima che vogliamo avere. Se vogliamo avere un grande numero di particolari, di dettagli sullo schermo, ecco che avremo molte variazioni di luminosità di piccole dimensioni (es., i fili dell'erba quando inquadriamo un pezzo di prato)  e quindi dovremo avere delle frequenze  elevate e di piccole dimensioni, e quindi una fitta serie di misurazioni, in numero almeno doppio rispetto a quello della frequenza dell'onda da registrare. 
Se ci accontentiamo di una frequenza più bassa, vedremo meno variazioni di luminosità, e -se siamo davanti al prato di prima- non si potranno più vedere  i singoli fili d'erba, ma  si vedrà  solo un cambiamento di tono più o meno uniforme. 
Secondo l'espressione di  Hartley, Tuller, Wiener e Shannon, la quantità totale dei numeri  binari (degli impulsi) da trasportare, è legata sia al rapporto segnale/rumore che alla larghezza della banda, ovvero al numero delle frequenze impegnate. Questo secondo aspetto è abbastanza ovvio, sulla base di quanto fin qui detto: se per convertire frequenze maggiori occorrono molte misurazioni in più, è evidente che alla fine si avranno molti più numeri da gestire, numeri che sono il frutto delle  maggiori misurazioni. Sarebbe come dire che se  per misurare una tavolo si prendono  dieci misure, si hanno più numeri che se prendiamo solo due misure. 

Il RAPPORTO SEGNALE/RUMORE 

Anche l'aumento del rapporto segnale /rumore  richiesto comporta un aumento di  dati. Iniziamo con il rammentare che per "rumore" non si intende nulla di acustico, ma semplicemente si indica il disturbo di fondo che è presente sia nelle immagini che in qualunque altro segnale.  Il rapporto segnale/rumore (indicato come S/N o S/R)  indica la "distanza" tra il segnale utile e il disturbo di fondo. Maggiore è questa distanza, meno il segnale è inquinato da rumore, e quindi l'immagine acquista in pulizia. Quindi, un'immagine televisiva con un rapporto segnale/rumore di 43 dB è più pulita, più nitida di una con 42 dB. Il dB (decibel) è una misura di guadagno, indica nel nostro caso quanto il segnale video "sovrasta" il livello del disturbo di fondo. Osservate la tabella nelle  pagine precedenti, titolata "alcuni esempi". Vedrete che  se su una linea telefonica accettiamo un rapporto segnale/ rumore modesto (differenza tra segnale e rumore di soli 20 dB) ecco che  -a parità di frequenza massima, o meglio di banda passante- si ha un trasferimento di dati che è  il doppio rispetto a quello che si ottiene quando si è  più esigenti, e  si vuole un rapporto segnale/rumore più favorevole. (=una distanza tra segnale e rumore di 40 dB). Le cose divengono più gravi se si passa nel mondo dell'immagine. Se ci  si accontenta di un'immagine con una certa granulosità di fondo (35 dB di S/R) a parità di definizione (=banda passante) basta un flusso di 40 Mbit/s. Se si vuole un'immagine più "pulita", passando a 40 dB, la quantità di dati  necessaria sale a oltre 65 Mb/s.  Quindi, per incrementare la pulizia di soli 5 dB, occorre aggiungere 26 milioni di informazioni al secondo, oltre un miliardo e mezzo di informazioni supplementari per ciascun minuto di programma. Voi ora comprendete perchè spesso i costruttori sacrificano molto  sul versante del  rapporto segnale/rumore, che viene tenuto in minor considerazione da parte degli utenti rispetto alla risoluzione. Molti utenti sarebbero disposti a sacrificarsi per dieci linee di risoluzione in più, mentre un dB di S/R in più o in meno  fa meno effetto. Tenete conto che le registrazioni digitali DVC che sono state presentate nella seconda metà del 1995, hanno invece un segnale rumore di 54 dB, con un fattore molte volte superiore rispetto a quello del rapporto tipico di molti sistemi video in uso. Questo è  bene,   si sta prendendo coscienza dell' importanza di questo dato. 

IL FLUSSO DI DATI :  
O DURATA  O  QUALITA' 
 

Come si vede, per registrare un' immagine digitale di qualità ragionevole, e quindi con una risoluzione accettabile (=numero di misurazioni adeguato) e un S/N decente, si sale verso valori di dati al secondo enormi. Non ripeterò troppe volte una cosa, che tuttavia dev'essere ben tenuta presente come un tormentone che non vi deve mai lasciare: si parla sempre di quantità di dati al secondo, e non di quantità di dati in assoluto. Questo vuol dire che  un nastro o un disco  ha una capacità assoluta. Ad esempio, una cassetta può avere una capacità di 1000 Megab.  Ebbene, ci si può domandare: quanto programma può contenere? Non si può rispondere semplicemente in termini di tempo: ad esempio, due ore o quattro ore. Se lo si registra  con  un trasferimento di  20 Megab/secondo,  si satura in 50 secondi, meno di un minuto di programma. Se lo si registra con un programma di qualità più bassa ( ovvero con minore  risoluzione e S/R, in modo che si abbia un trasferimento di 2 Mb/s)   lo si riempie con oltre otto minuti , dieci  volte tanto. Così, una  quantità  "X" di dati può essere ottimale  per una sola immagine di buona qualità;  ma questa immagine dev'essere ridotta di qualità se  lo stesso ammontare totale di dati deve venire usato per gestire più immagini anzichè una sola. 
Questo  principio spiega parecchie cose. Ad esempio, perchè diversi standard presentano al loro interno più opzioni. Il sistema D-VHS (=digital VHS) ne prevede ad esempio tre. Una  è caratterizzata da un C (trasferimento di quantità di dati per  secondo)  di 2 Mbit/s.   Su una cassetta VHS ci staranno circa 32 Giga-byte. Facendo i dovuti calcoli, su una VHS  (E240) ci stanno  addirittura 49 ore di  programma! Ma si tratta di un programma con una qualità modesta. Se si aumenta il C, e si sale ad un'immagine di qualità migliore, si passa all'opzione HD, con un  trasferimento di  28,2 Mb/secondo. A questo punto però su un nastro ci sta meno programma; ovvero, ci stanno solo due ore e mezza di programma. Ma ci sta un'immagine con una banda passante e un rapporto segnale/rumore molto, molto migliori. Tanto migliori che molti utenti preferiranno far durare un nastro due ore e mezza anzichè 49 ore. 
Questi risultati non si sono avuti semplicemente inviando la massa di dati al nastro VHS, ma grazie ad un espediente senza il quale  il D-VHS non avrebbe visto la luce. 

LA COMPRESSIONE 
 

Da tempo stiamo  girando attorno ad un problema che non ci dà pace: se  si vuole avere un'immagine di qualità buona, dobbiamo avere a disposizione un enorme numero di dati. Se vogliamo usare dei nastri, dei dischi, dei canali televisivi o dei cavi ragionevoli, possiamo impiegare solo immagini di qualità modesta. Come si fa a risolvere questo dilemma? 
Negli ultimi anni è sorta una possibilità insperata, che sta rivoluzionando tutto il mondo dell'audio, del video, dell'informatica e di molti altri settori più o meno collegati. Ed è in fondo il motivo per cui la digitalizzazione sta prendendo sempre più piede, e sta diventando la parola d'ordine in tutta l'elettronica. Senza questa possibilità che andiamo a descrivere, in queste pagine non parleremmo di digitale, perchè il digitale non sarebbe entrato seriamente nel mondo della videoregistrazione e dell'immagine in movimento. 
Questa tecnica che sta imponendo la digitalizzazione a tutti i livelli è la compressione. 
In pratica, non si trasferiscono i dati così come vengono letti dall'immagine luminosa trasformata in digitale, ma vengono trasferiti (letti, elaborati, registrati, inviati via cavo o via etere) impacchettati in forma compressa. 
Vi sono diverse tecniche di compressione, che possono essere classificate in diverso modo. Ad esempio, in "lossy" e "non-lossy". Inoltre, queste tecniche sono definite in certi standard, che prendono il nome dal gruppo che le ha formate. Ad esempio, un insieme di tecniche è stato standardizzato come MPEG, in quanto formato dalla commissione "Motion Picture Expert Group", ovvero "Gruppo di esperti dell'immagine in movimento". E' una commissione appartenente all'organizzazione internazionale "ISO".  Ma prima di entrare nei dettagli delle tecniche usate nei sistemi di videoregistrazione digitale presenti oggi all'orizzonte, occorre tuttavia iniziare chiarendo bene a tutti cosa si intende  per "compressione", cosa che verrà fatta nel prossimo capitolo dedicato all'immagine digitale