Ditalizacion De Señales

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA

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EPSC – UPC

TEMA 3

DIGITALIZACIÓN DE SEÑALES: CONVERSIÓN ANALÓGICA/DIGITAL.
1 Etapas principales: Muestreo, cuantificación y codificación 1.1 Selección de la frecuencia de muestreo. Teorema del muestreo 1.2 Aliasing y filtros antialiasing 1.3 Selección del paso de cuantificación y el número de bits 1.4 Codificación. Ejemplo: PCM 1.5 Conversión de laspalabras código a muestras analógicas Ventajas e inconvenientes de la codificación digital de las señales Ejemplos. Especificaciones para la digitalización de señales de audio y video. 3.1 Selección de la frecuencia de muestreo en sistemas de audio. 3.2 Frecuencias de muestreo en vídeo digital. 3.3 Formatos reducidos. 3.4 Selección del número de bits en sistemas de audio. 3.5 Selección del número debits en sistemas de vídeo.

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En las prácticas de la asignatura se considera cómo los cambios de una magnitud física en el tiempo (por ejemplo tensión) pueden utilizarse para transmitir o almacenar información de vídeo o audio. El proceso de convertir las ondas acústicas o los espectros visibles en señales de tensión y viceversa se conoce con el nombre genérico de transducción y sucomplejidad así como el número de subsistemas involucrados en la codificación depende en gran medida de las características del sistema: transmisión a larga o corta distancia, tipo de medio de transmisión o almacenamiento, etc. Todas las señales que se han considerado hasta este momento son analógicas. Un sistema analógico es aquel en que la magnitud física que se transmite puede tomar cualquier valornumérico dentro del margen de trabajo del propio sistema. En la mayor parte de los casos, éste valor es directamente proporcional a la magnitud física que se desea transmitir. Así, en el caso del un sistema de megafonía, la tensión que se transmite por el cableado de la instalación es directamente proporcional a las variaciones de presión que se capturan en la proximidad del micrófono. En otros casos,la magnitud física original puede haber sido transformada para adaptarla a las características del medio de transmisión o almacenamiento. En la figura 1 se representa esquemáticamente una señal de tensión analógica donde se indica que, desde un punto de vista formal, puede considerarse como una función real (tensión) de variable real (tiempo). El margen de valores que toma la función se denominamargen dinámico y suele estar acotado entre un valor mínimo y uno máximo que dependen de las limitaciones físicas de los sistemas de transducción.

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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA

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Tensión Tensió Valores reales Función real de variable real Tiempo Margen dinámicoValores reales

Señal analógica
Fig. 1 Representación esquemática de una señal analógica como función real de variable real.

Sin embargo existe un conjunto muy importante de señales denonimadas digitales, que implica un conjunto discreto tanto en el dominio del tiempo como para la amplitud. Obsérvese que podría considerarse al telégrafo, sistema pionero en telecomunicaciones, como primeraversión de sistema de comunicaciones digitales. Siendo algo más heterodoxos, también las señales de humo o navales responderían a este concepto. De forma más matemática, atendiendo a la continuidad del eje de abscisas u ordenadas, las señales pueden clasificarse en: o o o o Analógicas, x(t): Amplitud y Tiempo continuos. Muestreadas, x[n]: Tiempo Discreto, Amplitud continua. Cuantizada, xC(t): TiempoContinuo, Amplitud discreta. Digital, xQ[n]: Tiempo y Amplitud discretos.

El proceso de digitalización de una señal analógica parece, en principio, algo natural. De hecho, la representación de la señal analógica que se ha realizado en la figura 1 no es más que una digitalización previa de la función real. En este caso, la digitalización consiste en tomar un número elevado de muestras de la...