Laboratorio de Procesamiento Digital de Señales
Docente: Ing. Roger Guachalla Narváez
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PRÁCTICA 00: Introducción al Procesamiento Digital de Señales 1. Objetivos: Mundo digital Vs. Mundo analógico Ventajas del procesamiento digital sobre el analógico Aplicaciones del Procesamiento Digital de Señales
2. Procesadores Mundo digital Vs. Mundo analógico En la figura se muestra el proceso en diagrama de bloques del procesamiento de señales analógico y digital. En el caso del procesamiento digital de señales se detallan cada una de las etapas antes y despué s de la etapa de procesamiento digital (DSP), hasta llegar a obtener la señal de salida.
El término analógico se lo puede relacionar con el término continuidad, lo que nos indica que la señal que tenemos es continua, por ejemplo la señal de radio que se recibe en nuestros hogares en donde las antenas están recibiendo un flujo continuo de información; en cambio el término digital se lo puede relacionar con el término discreción, esto se refiere a una señal no continua, que toma diferentes valores a lo largo del tiempo (unos y ceros), por ejemplo el código Morse que utiliza el sistema de puntos y espacios para realizar la transmisión de la información. El procesamiento digital es el hecho de muestrear la señal en ciertos intervalos de tiempo y guardado de esa información obtenida en binario, se tiene en cuenta que mientras más valores obtengamos de la señal está se podrá reconstruir de mejor forma y de hecho mejorar la fidelidad fide lidad de la señal. En la transmisión de señales se pueden tener que el procesamiento analógico permite obtener información de manera continua, con el inconveniente que una cierta cantidad de ruido puede entrar en la señal, esto se puede dar por distintas circunstancias como: mala recepción en un enlace de radio, interferencias de otras fuentes de radio, atenuación propia de los medios de transmisión y variaciones de temperatura; esto puede generar una distorsión en la señal analógica. En el caso del procesamiento digital incluso las pequeñas variaciones en la señal pueden ser ignoradas o sobrepuestas dado que cualquier señal cercana a un valor en particular será interpretada como tal.
La lectura humana de información, puede utilizar de igual manera los métodos digitales o analógicos solo con pequeñas diferencias, que si se requiere una velocidad los métodos analógicos son preferidos, mientras que cuando se requiere precisión los métodos digitales son más utilizados. La pérdida de información que se tiene en el procesamiento digital es un grave inconveniente cuando se tiene una frecuencia de muestro muy baja, pero en la actualidad con las velocidades de procesamiento que se tienen, estás pérdidas por muestreo son imperceptibles para las personas, desapareciendo casi en su totalidad este inconveniente. Con todo esto se puede decir que el mundo analógico cada vez va quedando obsoleto dejando el camino libre a un mundo digital, que se ha abierto camino a pasos agigantados y todavía sigue en evolución.
Ventajas del procesamiento digital sobre el analógico Para poder representar una señal analógica por medio de una señal digital sin que sufra pérdidas de información considerables, la señal analógica debe ser digitalizada con una tasa de muestreo suficientemente alta. La tecnología digital impone límites de velocidad de procesamiento, que, aunque cada vez menos restrictivos, determinan los anchos de banda de señales que pueden ser tratadas digitalmente. Es por esto que los sistemas analógicos siguen siendo irreemplazables en aplicaciones con señales de muy amplios anchos de banda. En casos donde las señales pueden ser digitalizadas sin perder demasiada información y se cuenta con suficiente tiempo para realizar los cálculos necesarios, es preferible utilizar un sistema digital sobre su equivalente analógico. Esto por varias razones: Los sistemas digitales son usualmente más baratos y confiables para el procesamiento de señales. Pueden utilizarse sistemas programables, por lo que a través de cambios en el software pueden modificarse o adaptarse sus características, proveyendo así un alto grado de flex ibilidad en el diseño. Las precisiones alcanzables con sistemas digitales son usualmente mucho mayores que los circuitos analógicos, en los que el error acumulado en forma de ruido aumenta con cada etapa de procesamiento. Otra ventaja tiene que ver con las posibilidades de almacenaje. Los niveles de ruido introducidos en sistemas de almacenamiento analógicos (como cintas magnéticas) son extremadamente altos comparados con el almacenamiento prácticamente sin pérdidas (excepto las introducidas por la propia digitalización) de señales digitales. Con señales digitales es más factible realizar los llamados procesamientos “fuera de l í nea” (off-line), donde el tratamiento de la señal se realiza en otro tiempo al de la captura de la señal. Una de las ventajas fundamentales del procesamiento digital es la complejidad alcanzable por medio de algoritmos de software, para los cuales pueden incluso no existir equivalentes analógicos.
Aplicaciones del Procesamiento Digital de Señales El procesamiento digital de señales se distingue de otras áreas de la informática por el único tipo de datos que utiliza: señales. En la mayoría de los casos, estás señales sensoriales se originan a partir de datos del mundo real: vibraciones sísmicas, imágenes visuales, ondas de sonido, etc. El procesamiento digital de señales es la matemática, los algoritmos y las técnicas utilizadas para manipular estás señales después de que se han convertido en forma digital. Esto incluye una amplia variedad de objetivos, tales como: mejoramiento de imágenes, el reconocimiento y la generación de voz, la compresión de datos para el almacenamiento y la transmisión, etc. El procesamiento digital de señales es la fusión de varias ciencias como se muestra en la figura:
El procesamiento digital de señales es una de las tecnologías más potentes que cambiaron la ciencia y la tecnología en el siglo XXI. Cambios revolucionarios ya se han hecho en una gran variedad de campos: comunicaciones, imágenes médicas, radar, sonar, reproducción de música de alta fidelidad, prospección de petróleo y gas, etc. Cada una de estas áreas ha desarrollado una tecnología DSP sofisticada, con sus propios algoritmos, matemáticas y técnicas especializadas. El alcance que tiene DSP hace que sea imposible que un individuo domine toda la tecnología DSP que ha sido desarrollada. Educación en DSP involucra dos pasos: aprender conceptos generales que se aplican a todo el campo y aprender técnicas especializadas para un área de interés particular.
En la siguiente figura se muestran varias de las principales aplicaciones del procesamiento digital de señales en varios campos tanto científicos como industriales:
3. Informe de laboratorio TRABAJO DE INVESTIGACIÓN INDIVIDUAL Aplicaciones del Procesamiento digital de Señales Incluir: Carátula (Especificar en sus datos, el Número de Carnet de Identidad ) Fuentes de Información: direcciones web o bibliografía Impresión de las primeras 2 páginas de la fuente de información Resumen escrito a mano (de un mínimo de 3 páginas )
En función al último digito del Número de Carnet de Identidad, realizar la investigación de l número de Aplicación la figura ‘Aplicaciones del Procesamiento Digital de Señales’ (Nota: Si es último dígito es 0 o 9, entonces realizar la investigación número 4.) Ejemplo: Si C.I. = 2711073 L.P.
Entonces Último Dígito CI = 3 Y por lo tanto: Investigación: Aplicaciones Industriales del DSP
