aplicaciones de señal digital

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Fundamentos de procesamiento
digital de señal
Introducción a DSP
• Ventajas del Procesamiento Digital
• Conversión analógico-digital
• Muestreo y Aliasing.
• Procesadores digitales de Señal.
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¿Qué es DSP?
• DSP: Es una disciplina identificada por el acrónimo en Inglés de “Digital
Signal Processing”.
– Comprende los fundamentosmatemáticos y algorítmicos que describen
como procesar, en un ambiente de computo digital, información asociada
a señales provenientes del mundo real.
• Digital: Sistema electrónico (digital) que opera con datos discretos
representados en binario y de precisión finita.
• Señal: Un parámetro variable por medio del cual la información es
transmitida en un sistema electrónico
• Procesamiento: larealización de operaciones en los datos mediante una
secuencia de instrucciones programadas de acuerdo a un algoritmo que
modifica dichos datos o extrae información de los mismos.
• DSP: Es el dispositivo identificado por el acrónimo “Digital Signal Processor”.
– Implementa ciertas soluciones especializadas de hardware que aceleran la
ejecución de los algoritmos de DSP.Francisco.Gomez@ii.uam.es
Un poco de historia
• 1948: Claude Shannon, “A
mathematical theory of
communication” Bell System Tech
Journal 1948
• 1956: Texas instruments desarrolla
un procesador digiral para datos
sísmicos.
• 1965: James Cooley & John Tukey:
algoritmo FFT
• 1970: Bishnu Atal: Linear predictive
coding.
• 1980s: Primeros DSPs de Texas
intruments, Intel, NEC.
• 1990:MPEG-1 layer 3 (MP3)
•2000s: MPEG-7 (Multimedia Content
Description Interface)
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Procesamiento Digital de Señal
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Conceptos básicos
• Algunas ventajas sobre procesamiento analógico
– Simplicidad y Versatilidad
• Los sistemas pueden ser programados
• Portabilidad a diferente hardware
– Estabilidad y Repetitibilidad
• Fácilmente duplicable
• No cambia con latemperatura
– Utilización de una representación o formato digital
• Admiten códigos de detección de errores
• Se pueden realizar funciones especiales
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Conceptos básicos
• Se pretende cambiar o analizar información qué es medida como
una secuencia discreta de números.
• El procesamiento con un DSP es un campo del procesamiento
digital en general que se caracteriza por– Las señales vienen del mundo real
• Necesidad de trabajar en tiempo real
• Necesidad de medir señales y convertirlas en números
– Las señales son discretas:
• Información entre muestreos se pierde
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Conceptos básicos
Bases matemáticas
• Modelado de señales continuas. Series y Transformada de Fourier,
Transformada de Laplace, filtros analógicos.
• Convolución yCorrelación
• Sistemas muestreados, cuantificación de señales: ruido de
cuantificación
• Modelado de señales muestreadas: la Transformada Z
– Transformada discreta de Fourier (DFT), transformada discreta del
coseno (DCT), otras transformaciones (Wavelet,Hartley,..)
Métodos algorítmicos:
• Transformada rápida de Fourier (FFT)
• otros algoritmos típicos: (Ej: Algoritmo de Goertzel, ...)
•Diseño de filtros digitales
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Representación de señales en el dominio
de tiempos y en el de frecuencias
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Señales reales: conceptos básicos
• Las señales reales son la
combinación de muchas
frecuencias
• Ancho de Banda = 2 f m
• Espectro = Contenido en
frecuencias.
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Tratamiento de señales
• La mayoría de losfenómenos naturales macroscópicos están asociados
a señales continuas: temperatura, radiación, sonido, velocidad y
dirección del viento, humedad, .. Lo mismo sucede con muchos
fenómenos físicos usados en aplicaciones tecnológicas: fuerza,
velocidad de giro, potencia, etc...
• Sin embargo, a veces es útil definir señales imaginarias (usando
números complejos) para facilidad de cálculo...