Hai appena girato un video con il tuo smartphone nel centro di Venezia: gondole, canali, tramonto. Il file \u00e8 di quasi 2 gigabyte. Un minuto dopo, lo hai gi\u00e0 inviato a un amico tramite WhatsApp e pesa solo 50 megabyte. Eppure, sullo schermo del tuo telefono, appare quasi identico. Com’\u00e8 possibile? Questa \u00e8 la magia della compressione dei dati, una delle tecnologie pi\u00f9 importanti e invisibili dell’era digitale. Senza di essa, internet si incepperebbe: non saremmo in grado di ascoltare musica online, guardare Netflix o persino aprire una pagina web pesante. Ogni secondo, miliardi di dispositivi comprimono e decomprimono dati, e tu non te ne accorgi nemmeno.<\/p>\n
Esistono due tipi di compressione: senza perdita di dati e con perdita di dati. La compressione senza perdita di dati viene utilizzata per testi, programmi e database. L’algoritmo ZIP, noto a tutti, cerca schemi ripetitivi e li sostituisce con link pi\u00f9 brevi. Ad esempio, la frase “abc abc abc” diventa “3(abc)”. Una volta decompressa, la sequenza originale viene ripristinata con precisione. Per foto e video si utilizza la compressione con perdita di dati, come JPEG, MP3 e H.264. Questi algoritmi scartano senza piet\u00e0 le informazioni che l’occhio o l’orecchio umano percepiscono a malapena. \u00c8 proprio questo che permette di ridurre le dimensioni dei file di 10-100 volte.<\/p>\n
Prendiamo il formato JPEG, quello in cui vengono scattate quasi tutte le nostre foto. L’occhio umano \u00e8 pi\u00f9 sensibile alle variazioni di luminosit\u00e0 che al colore. Pertanto, l’algoritmo converte l’immagine nello spazio colore YCbCr (luminanza, differenza di blu, differenza di rosso) e “assottiglia” i canali di colore, ad esempio memorizzando il colore di un pixel s\u00ec e uno no e calcolando la media degli altri. Successivamente, viene applicata una trasformata discreta del coseno (DCT), che suddivide l’immagine in blocchi di 8×8 pixel e ne analizza le frequenze dominanti. Le alte frequenze (transizioni nette, rumore) vengono scartate, poich\u00e9 l’occhio umano non le percepisce bene. Di conseguenza, potrebbero comparire dei quadratini appena percettibili (artefatti) dove dovrebbe esserci un cielo uniforme, ma a noi la foto appare comunque “buona”.<\/p>\n
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La musica viene compressa utilizzando un principio simile. L’MP3 si basa su un modello psicoacustico: ci sono suoni che le nostre orecchie non percepiscono a causa del mascheramento (ad esempio, un suono debole subito dopo uno forte). L’algoritmo li elimina semplicemente. Rimuove anche le frequenze superiori a 16 kHz, poich\u00e9 la maggior parte delle persone sopra i 20 anni non \u00e8 pi\u00f9 in grado di percepirle. Nelle discoteche italiane, dove la musica \u00e8 ad alto volume, nessuno noter\u00e0 la differenza tra un MP3 a 128 kbps e un CD originale. Ma gli audiofili con buone cuffie percepiranno un suono “plasticoso”. Per loro esistono i formati FLAC o ALAC, compressione senza perdita di dati, ma i loro file sono cinque volte pi\u00f9 grandi.<\/p>\n
Con i video, le cose sono ancora pi\u00f9 complesse. I codec moderni (H.264, H.265, il nuovo AV1) utilizzano la compressione interframe. Memorizzano un fotogramma completo (I-frame) e i fotogrammi successivi descrivono solo ci\u00f2 che \u00e8 cambiato rispetto al precedente. Se in una scena non c’\u00e8 quasi nessun movimento (ad esempio, un presentatore di telegiornale in Italia), allora \u00e8 sufficiente memorizzare solo i movimenti delle labbra e degli occhi, una quantit\u00e0 trascurabile. Inoltre, il codec suddivide il fotogramma in macroblocchi e cerca le aree che si sono semplicemente spostate (ad esempio, lo sfondo durante una panoramica). Tutto questo avviene in tempo reale, mentre guardi YouTube. Il tuo telefono o computer decomprime il flusso al volo e non ti accorgi nemmeno di alcun ritardo.<\/p>\n
In Italia, dove il consumo di video in streaming \u00e8 tra i pi\u00f9 alti in Europa (grazie a Netflix, Amazon Prime e RaiPlay), la compressione dei dati evita ai provider internet di sovraccaricare la rete. Senza di essa, guardare un film in HD richiederebbe 1 Gbps anzich\u00e9 5 Mbps. Per un film in 4K, si arriva a circa 50 Mbps con la compressione moderna contro i 6 Gbps senza. Non sarebbe possibile guardare il video con la connessione dati del cellulare, e i piani dati per la connessione domestica sarebbero proibitivi in \u200b\u200btermini di costi. Inoltre, i sistemi di videoconferenza (Zoom, Skype) utilizzano una compressione aggressiva per mantenere la comunicazione anche con un segnale debole: il volto dell’interlocutore risulta pixelato, ma la voce e la comprensione generale vengono preservate.<\/p>\n
Come influisce tutto ci\u00f2 sulla vita di tutti i giorni? Quando scatti una foto con il tuo smartphone, questa viene salvata automaticamente in formato HEIC (un nuovo standard di compressione con perdita di dati, il 50% pi\u00f9 efficiente del JPEG). Quando invii foto tramite messaggistica istantanea, vengono ricompresse di nuovo. Di conseguenza, l’immagine originale potrebbe perdere dettagli che non desideri perdere. Consiglio: per le foto importanti (paesaggi, archivi di famiglia), salva una copia in un formato senza perdita di dati (come TIFF o PNG) o in RAW, se la tua fotocamera lo supporta. Ma per il 99% delle esigenze quotidiane, la compressione rappresenta il compromesso ideale tra qualit\u00e0 e dimensioni. La prossima volta che invii un video divertente da un bar di Napoli, sappi questo: dentro il tuo telefono si sta svolgendo una complessa danza matematica che rende possibile la vita moderna. E questa danza continua ogni millisecondo.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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