SA1 · Sistema Hexadecimal, Compresión de Datos y Organización de Archivos

Materia: Tecnologías de la Información y la Comunicación I (TIC 1º Bachillerato)

Saber básico: A.2. Información digital: Sistema hexadecimal. Compresión de la información. Archivos, tipos y organización.

📖 TEORÍA (Para la Página de Moodle / Entrada de Blog)

1. El Sistema Hexadecimal (Base 16)

Hasta ahora hemos trabajado con el sistema binario (base 2), que es el lenguaje nativo de los transistores en cualquier ordenador. Sin embargo, trabajar directamente con cadenas largas de ceros y unos (1101001010111100...) resulta incómodo y propenso a errores para los seres humanos.

Para resolver esto, en informática se utiliza el sistema hexadecimal (base 16) como una forma abreviada y legible de representar la información binaria.

¿Cómo funciona la Base 16?

Utiliza 16 símbolos diferentes: los números del 0 al 9 y las primeras seis letras del alfabeto (A a la F) para representar los valores del 10 al 15:

Decimal	Binario (4 bits)	Hexadecimal
0	0000	0
1	0001	1
2	0010	2
…	…	…
9	1001	9
10	1010	A
11	1011	B
12	1100	C
13	1101	D
14	1110	E
15	1111	F

¿Por qué es tan útil en informática?

Existe una equivalencia exacta entre el sistema binario y el hexadecimal: cada dígito hexadecimal equivale exactamente a un grupo de 4 bits (un nibble). Por ejemplo, el byte 1111 1010 en binario equivale a FA en hexadecimal.

Usos reales del Hexadecimal:

• Códigos de color en diseño Web (RGB):#FF0000 (rojo puro), #00FF00 (verde), #000000 (negro).
• Direcciones MAC e IP v6: Identificación única de tarjetas de red (ej. 00:1A:2B:3C:4D:5E).
• Direccionamiento de memoria: Identificación de posiciones de RAM durante el desarrollo de software.

2. Compresión de la Información Digital

La compresión de datos es el proceso de reducir el volumen de información que ocupa un archivo digital mediante algoritmos matemáticos, eliminando la redundancia o descartando información irrelevante.

¿Por qué es imprescindible la compresión?

1. Ahorro de almacenamiento: Permite guardar más datos en discos duros, memorias flash o servidores en la nube.
2. Transferencia más rápida: Cuanto menor sea el tamaño de un archivo en bytes, menor será el tiempo necesario para transmitirlo a través de una red (Internet). Reduce el uso de ancho de banda y mejora la velocidad de carga en sitios web y servicios de streaming.

Tipos de compresión:

                          ┌──────────────────────────────┐
                          │   COMPRESIÓN DE INFORMACIÓN   │
                          └──────────────┬───────────────┘
                                         │
                 ┌───────────────────────┴───────────────────────┐
                 ▼                                               ▼
     [ COMPRESIÓN SIN PÉRDIDAS ]                     [ COMPRESIÓN CON PÉRDIDAS ]
     (Lossless Compression)                          (Lossy Compression)
     - Recupe la información exacta.                  - Elimina datos imperceptibles.
     - Ratio de compresión moderado.                 - Ratio de compresión muy alto.
     - Uso: Código, ejecutable, textos, RAW.          - Uso: Streaming, vídeo, audio, foto.

1. Compresión sin pérdidas (Lossless):
   • Permite reconstruir los datos originales con un 100% de precisión al descomprimir.
   • Se utiliza cuando la pérdida de un solo bit alteraría el resultado final.
   • Formatos típicos: ZIP, RAR, PNG (imágenes), FLAC (audio).
2. Compresión con pérdidas (Lossy):
   • Elimina permanentemente detalles que el ojo o el oído humano apenas pueden percibir.
   • Consigue reducciones drásticas del tamaño original (hasta de un 90%).
   • Formatos típicos: JPEG (imágenes), MP3/AAC (audio), MP4/H.264/HEVC (vídeo).

Aplicación según el tipo de medio:

• Imágenes: Identifica áreas contiguas del mismo color y elimina la repetición píxel a píxel (PNG/GIF) o descarta frecuencias de color secundarias que la vista humana no distingue fácilmente (JPEG).
• Audio: Elimina frecuencias que quedan fuera del espectro audible humano (20 Hz a 20 kHz) o sonidos suaves que quedan enmascarados por otros más potentes en el mismo instante (MP3).
• Vídeo: Aprovecha la redundancia temporal entre fotogramas consecutivos. Si el fondo de una escena no cambia de un segundo a otro, solo guarda las diferencias o movimientos de los objetos, no la imagen completa en cada frame.

3. Archivos, Tipos y Organización

Un archivo o fichero es un conjunto organizado de información binaria almacenado en un soporte informático con un nombre y una extensión determinada.

Estructura y Organización de Archivos:

Los sistemas operativos organizan los archivos de forma jerárquica mediante un árbol de directorios (carpetas). Cada archivo incluye dos componentes básicos:

1. Datos: El contenido real del documento, imagen o programa.
2. Metadatos: Información técnica sobre el archivo (fecha de creación, autor, tamaño, permisos, modelo de cámara, ubicación GPS, etc.).

Clasificación de Formatos Estándar:

Categoría	Formato Estándar	Tipo de Compresión	Uso Principal
Documentos	.pdf (Portable Document Format) .epub (Electronic Publication)	Sin pérdidas / Híbrido	Intercambio universal de documentos impresos y libros electrónicos reflowable.
Imágenes	.jpg / .jpeg .png .svg .webp	Con pérdidas Sin pérdidas Vectorial (sin pérdidas) Híbrido moderno	Fotografía web. Gráficos con transparencias. Logotipos e íconos escalables. Optimización para sitios web.
Audio	.mp3 .wav .flac .ogg	Con pérdidas Sin compresión Sin pérdidas Con pérdidas (Libre)	Música y podcast web. Grabación de audio en bruto. Archivos de audio de alta fidelidad. Audio para videojuegos y código abierto.
Vídeo	.mp4 (H.264/HEVC) .webm .mkv	Con pérdidas Con pérdidas (Libre) Contenedor genérico	Estándar universal de vídeo y streaming. Vídeo optimizado para navegadores web. Contenedor para múltiples pistas de audio y subtítulos.

4. Preguntas rápidas de autochequeo

1. ¿Cuántos bits del sistema binario se necesitan exactamente para representar un único dígito hexadecimal?
2. Si vas a enviar un archivo ejecutable .exe o un documento de texto .docx, ¿por qué debes usar obligatoriamente una compresión sin pérdidas?
3. ¿Qué ventaja ofrece el formato .webp frente al tradicional .jpg en el diseño de páginas web?

🛠️ TAREA MOODLE (Para la actividad de entregables)

Título de la tarea:

SA1.2 - Práctica: Algoritmo de compresión RLE a mano y curación de archivos en formatos estándar libres

Descripción para el alumnado:

Markdown

## 💻 SA1.2 - Práctica: Compresión RLE a mano y banco de recursos multimedia de uso libre

En esta actividad vas a poner a prueba cómo funciona un algoritmo de compresión sin pérdidas de forma manual y vas a realizar un trabajo de curación de archivos multimedia descargando formatos estándar con licencias de uso libre.

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### 🧮 PARTE 1: Ejercicio práctico de compresión RLE a mano (4 Puntos)

La compresión **RLE (*Run-Length Encoding*)** es uno de los algoritmos sin pérdidas más sencillos. Consiste en reemplazar secuencias de elementos repetidos consecutivos por un número que indica la cantidad de repeticiones seguido del valor del elemento.

**Regla de codificación para esta práctica:**
Contamos cuántas veces se repite de forma consecutiva cada bit y escribimos la cantidad seguida del bit.
* *Ejemplo:* La secuencia `0001111111` tiene 3 ceros y 7 unos ➔ Se comprime como `30 71`.

#### 📝 Caso práctico a resolver:

Dada la siguiente cadena binaria sin comprimir (53 bits en total):

```text
00000000111111111110000011111111111111000000000000111

Responde a las siguientes cuestiones en el cuadro de texto de Moodle:

1. Aplicación de la compresión RLE: Aplica el algoritmo a la cadena anterior y escribe el resultado comprimido obtenido.
2. Análisis de tamaño original: Calcula el número total de bits que ocupa la secuencia original.
3. Análisis de tamaño comprimido: Cuenta cuántos caracteres/dígitos has utilizado en el resultado comprimido y calcula la tasa de reducción de tamaño (compara los caracteres iniciales vs los caracteres finales necesarios).
4. Reflexión: ¿Qué ocurriría si intentáramos aplicar el algoritmo RLE a una cadena binaria donde los ceros y unos se alternan constantemente sin repetirse (ejemplo: 010101010101)? ¿Ocuparía más o menos espacio que la original? Justifica tu respuesta.

📂 PARTE 2: Búsqueda y organización de archivos en formatos estándar libres (6 Puntos)

Debes buscar y descargar en tu equipo 5 archivos reales, uno de cada categoría, garantizando que utilicen un formato estándar y que tengan una licencia de uso libre de derechos (Dominio Público o Creative Commons).

Formatos requeridos:

1. Documento estructurado: Formato .pdf
2. Libro digital: Formato .epub
3. Audio: Formato .mp3 o .ogg
4. Vídeo: Formato .mp4 o .webm
5. Imagen: Formato .png o .webp

🌐 Sitios recomendados de descarga de contenido libre de derechos:

• Imágenes y Gráficos:
  • Wikimedia Commons
  • Unsplash
  • Pixabay
• Audio y Música:
  • Free Music Archive
  • Freesound
  • Jamendo
• Vídeo:
  • Pexels Videos
  • Coverr
• Libros y Documentos (EPUB y PDF):
  • Proyecto Gutenberg (Libros en dominio público)
  • Elejandría (Obras clásicas de la literatura)
  • Datos.gob.es / BOE (Documentos públicos de administración)

📤 ¿Qué debes entregar en Moodle?

Completa y pega en el cuadro de texto de Moodle la siguiente tabla con los datos de los 5 archivos que has localizado y descargado:

Categoría	Nombre del archivo	Extensión / Formato	Tamaño (KB o MB)	Sitio Web de origen (URL)	Tipo de Licencia (ej. CC BY, Dominio Público)
PDF
EPUB
Audio
Vídeo
Imagen

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### 📊 Rúbrica de evaluación para el profesorado (Moodle)

| Criterio | Excelente (100%) | En proceso (50%) | No logrado / Incompleto (0%) |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **Compresión RLE (Parte 1)** *(4 ptos)* | Aplica el algoritmo correctamente, calcula el ahorro de espacio y justifica de forma excelente el problema de la falta de redundancia. | Aplica la compresión pero comete errores en el recuento de bits o en la respuesta de reflexión. | No realiza la compresión manual o el resultado no corresponde a la lógica RLE. |
| **Selección de formatos y licencias (Parte 2)** *(4 ptos)* | Localiza los 5 formatos solicitados y todos cuentan con una licencia libre de derechos explícita y verificable. | Falta algún formato solicitado o alguna de las licencias no es libre o no se ha especificado. | Los archivos no corresponden a los formatos pedidos o no se indican licencias. |
| **Organización y datos técnicos (Tabla)** *(2 ptos)* | Completa de forma impecable la tabla con extensiones, tamaños reales, URLs de descarga y licencias. | La tabla está incompleta o faltan datos técnicos clave como el tamaño o la extensión del archivo. | No entrega la tabla organizada. |