Esame MDP del 19/02/2021

# Esame MDP del 19/02/2021 ## Esercizio 1  Una software house sta realizzando una app per dispositivi mobili che deve trasmettere dati in formato JSON. Uno dei campi richiesti è però una piccola immagine a colori RGB e JSON non supporta la trasmissione di dati binari. Per questo motivo la software house decide di utilizzare un semplice encoding Base64. L’immagine viene compressa a piani separati con l’algoritmo PackBits e poi ogni piano così compresso viene codificato in Base64. Le informazioni vengono passate come campi di un dizionario JSON. Ad esempio: ```json { "width": 6, "height": 6, "red": "3f+A", "green": "/gD+//4A/v/+AP7//gD+//4A/v/+AP7/gA==", "blue": "3QCA" } ``` In questo esempio è codificata un'immagine con tre colonne rosse (255,0,0) e tre gialle (255,255,0), come in tabella: | r | r | r | g | g | g | |---|---|---|---|---|---| | **r** | **r** | **r** | **g** | **g** | **g** | | **r** | **r** | **r** | **g** | **g** | **g** | | **r** | **r** | **r** | **g** | **g** | **g** | | **r** | **r** | **r** | **g** | **g** | **g** | | **r** | **r** | **r** | **g** | **g** | **g** | quindi i piani colore contengono (i valori sono mostrati qui in esadecimale e c'è uno spazio più grande tra una riga e l'altra, solo per chiarezza): ``` R: FF,FF,FF,FF,FF,FF, FF,FF,FF,FF,FF,FF, FF,FF,FF,FF,FF,FF, FF,FF,FF,FF,FF,FF, FF,FF,FF,FF,FF,FF, FF,FF,FF,FF,FF,FF G: 00,00,00,FF,FF,FF, 00,00,00,FF,FF,FF, 00,00,00,FF,FF,FF, 00,00,00,FF,FF,FF, 00,00,00,FF,FF,FF, 00,00,00,FF,FF,FF B: 00,00,00,00,00,00, 00,00,00,00,00,00, 00,00,00,00,00,00, 00,00,00,00,00,00, 00,00,00,00,00,00, 00,00,00,00,00,00 ``` Dopo la codifica PackBits: ``` R: DD,FF,80 G: FE,00,FE,FF,FE,00,FE,FF,FE,00,FE,FF,FE,00,FE,FF,FE,00,FE,FF,FE,00,FE,FF,80 B: DD,00,80 ``` Dopo l'encoding in Base64: ``` R: 3f+A G: /gD+//4A/v/+AP7//gD+//4A/v/+AP7/gA== B: 3QCA ``` Nel file `process_ppm.cpp` implementare la funzione corrispondente alla seguente dichiarazione: ```c++ bool LoadPPM(const std::string& filename, mat<vec3b>& img); ``` La funzione deve caricare un'immagine a colori nel formato PPM, seguendo le specifiche allegate. Se la lettura va a buon fine la funzione ritorna `true`, altrimenti ritorna `false`. L'implementazione della classe `mat` e della classe `vec3b` sono disponibili nei file `mat.h`, `ppm.h` e `ppm.cpp`. Sono dati a titolo di esempio i file `test.ppm` e `facolta.ppm`.  ## Esercizio 2  Sempre nel file `process_ppm.cpp` implementare la procedura corrispondente alla seguente dichiarazione: ```c++ void SplitRGB(const mat<vec3b>& img, mat<uint8_t>& img_r, mat<uint8_t>& img_g, mat<uint8_t>& img_b); ``` La procedura deve separare la matrice di valori RGB `img` in tre matrici (`img_r`, `img_g`, e `img_b`) ognuna contenente un solo piano colore, R, G, e B. ## Esercizio 3  Nel file `compress.cpp` implementare la procedura corrispondente alla seguente dichiarazione: ```c++ void PackBitsEncode(const mat<uint8_t>& img, vector<uint8_t>& encoded); ``` che applica l'algoritmo PackBits ad un piano colore, `img`, salvando il risultato in un vettore di `uint8_t`. Come visto a lezione, PackBits è uno schema di compressione veloce e semplice senza perdita di dati per la codifica dei dati in run-length. Il flusso di dati PackBits è costituito da pacchetti con un'intestazione da un byte seguita da uno o più byte di dati compressi. Nella tabella seguente è riportata l'associazione tra il valore del byte di intestazione, `L`, e i byte dei dati. |header (L) |byte di dati che seguono l'header | |-------------|--------------------------------------| |da 0 a 127 | (L+1) byte letterali di dati (copia) | |da 129 a 255 | un byte di dati, ripetuto (257-L) volte nell'output decompresso (run)| |128| End of data marker (EOD)| L'algoritmo deve scorrere l'input e per ogni sequenza di byte uguali emettere una run, altrimenti una copia per le sequenze prive di ripetizioni e al termine dei dati un EOD.  ## Esercizio 4  Sempre nel file `compress.cpp` implementare la funzione corrispondente alla seguente dichiarazione: ```c++ std::string Base64Encode(const vector<uint8_t>& v); ``` che applica ad una sequenza `v` l'encoding Base64 e ritorna la stringa risultante. Si ricorda che il Base64 è un sistema di codifica che consente la traduzione di dati binari in stringhe di testo ASCII, rappresentando i dati sulla base di 64 caratteri ASCII diversi. L'algoritmo che effettua la conversione suddivide l'input in gruppi di tre byte da cui si ottengono quattro sottogruppi da 6 bit, i quali possono quindi contenere valori da 0 a 63. Ogni possibile valore viene convertito in un carattere ASCII secondo la seguente tabella: | Valore | ASCII | Valore | ASCII | Valore | ASCII | Valore | ASCII | |:-------:|:------:|:-------:|:------:|:-------:|:------:|:-------:|:------:| | 0 | A | 16 | Q | 32 | g | 48 | w | | 1 | B | 17 | R | 33 | h | 49 | x | | 2 | C | 18 | S | 34 | i | 50 | y | | 3 | D | 19 | T | 35 | j | 51 | z | | 4 | E | 20 | U | 36 | k | 52 | 0 | | 5 | F | 21 | V | 37 | l | 53 | 1 | | 6 | G | 22 | W | 38 | m | 54 | 2 | | 7 | H | 23 | X | 39 | n | 55 | 3 | | 8 | I | 24 | Y | 40 | o | 56 | 4 | | 9 | J | 25 | Z | 41 | p | 57 | 5 | | 10 | K | 26 | a | 42 | q | 58 | 6 | | 11 | L | 27 | b | 43 | r | 59 | 7 | | 12 | M | 28 | c | 44 | s | 60 | 8 | | 13 | N | 29 | d | 45 | t | 61 | 9 | | 14 | O | 30 | e | 46 | u | 62 | + | | 15 | P | 31 | f | 47 | v | 63 | / | Invece che implementare il padding standard del Base64, è sufficiente aggiungere byte uguali a 128 in fondo al vettore, in modo che la lunghezza sia un multiplo di 3 e quindi si ottengano sempre gruppi completi di 3 byte.  ## Esercizio 5  Sempre nel file `compress.cpp` implementare la funzione corrispondente alla seguente dichiarazione: ```c++ string JSON(const std::string& filename); ``` che data un'immagine RGB in formato PPM costruisce e ritorna la stringa in formato JSON come richiesto dalla software house.

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