UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD” PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES Actividad Paso 1 - Unidad 1 Introducción al procesamiento digital de señales .
Presentado por
WILSON ALEXANDER BALLESTEROS RAMÍREZ – Cód. 10138851
Presentado a Director: MAURICIO ALBERTO GARCIA Grupo – 299004_19
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA BOGOTA D.C SEPTIEMBRE 05 DE 2017
Contenido INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 3 Diagrama De Flujo ................................................................................................................................... 4 Descripción Teórica De Los Elementos.................................................................................................... 5 Ventajas (Ejemplos) ................................................................................................................................. 7 Aplicaciones............................................................................................................................................. 8 CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 9 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................ 10
INTRODUCCIÓN
El procesamiento digital de señales permite desarrollar el pensamiento científico tecnológico toda vez que este tema permite encontrar la forma de representar y manipular las señales naturales y artificiales, modelando matemáticamente un sistema digital con el fin de determinar el buen funcionamiento y utilización de las señales.
En el presente curso se tratarán los conceptos básicos y necesarios para la comprensión de la teoría y la práctica de los sistemas utilizados en el procedimiento de señales de tiempo discreto, complementando el conocimiento mediante simulaciones en software especializados.
Diagrama De Flujo 1.Cada estudiante realizará un diagrama de flujo, el cual debe incluir los siguientes elementos y el orden mostrado a continuación: 1. Muestreador (Sampler) 2. Cuantizador (Quantizer) 3. Codificador (Encoder) 4. Sistema de procesamiento digital de señales (PDS) 5. Interpolación (Interpolation) 6. Filtro de suavizado (Smoothing Filter)
Descripción Teórica De Los Elementos 2. El estudiante debe describir entre 7 y 10 renglones, el concepto fundamental de cada uno de los elementos que componen el conversor AD/ DA, los cuales fueron enunciados previamente, Es decir se deben describir seis elementos (6) Una señal análoga es una señal continua en el tiempo y para digitalizarla debo realizar los siguientes pasos;
El muestreador (Sampler): es un elemento que permite obtener una serie de muestras tomadas a partir de una señal analógica o continua en el tiempo, la muestra se toma con una periosidad constante, es importante tener en cuenta la frecuencia de la señal original para que en el muestreo no se pierda información significativa y se genere una señal discreta que me represente la señal analógica original. En algunas aplicaciones es conveniente tomar muestras en períodos de separación no constante con el fin de disminuir el error dese luego dependiendo de la señal de entrada . El Cuantizador ( Quantizer) : Este elemento luego de muestrear cuantiza la señal según los nieles de cuantización que es el procedimiento matemático que me permite graficar el modelo de la señal análoga que fue discretizada. La cuantización convierte los datos muestra en una sucesión de valores discretos, señal cuantificada, se debe tener en cuenta que al cuantificar se pierde información y se mete ruido, en algunas ocasiones es conveniente el uso de un cuantificador no uniforme con escalares de escalación no constante y así se disminuye el error según la señal de entrada. El codificador (Encoder) : Este dispositivo recibe la señal cuantificada y la codifica en códigos binarios o Hexadesimales donde cada código representa un valor de tensión o de corriente. En la cuantificación se da pérdida de información; para disminuir esta pérdida debe ser mayor la cantidad de muestras que se tomen de la señal análoga original. La codificación depende del sistema de proceso tanto del hardware como de la aplicación que se tenga o disponga para la respectiva codificación.
El PDS ( Sistema de procesamiento digital de señales) : Corresponde al proceso matemático que se hace a la información obtenida de una señal, esta tarea la realiza un componente de computo como son los procesadores, microprocesadores, microcontroladores , en todo caso sistemas conformados por hardware y software que contengan las instrucciones requeridas para el proceso y transformación de dicha información. En general toda señal contiene información la cual según sea nuestra necesidad la eliminamos o extraemos para modificarla, procesarla y obtener un resultado que nos permita la toma de decisiones. La interpolación (Interpolation): A partir de una señal discreta o una serie de muestras (conjunto de datos muestreados discretos, podemos adicionar unos puntos nuevos entre los puntos muestreados con el fin de realizar una reconstrucción aproximada de la señal analógica original de la cual se tomaron las muestras, la interpolación es el proceso inverso al diezmado ya que este asigna cero a algunos puntos muestreados (pareciera que los eliminara). La interpolación es el proceso por el cual se define un valor en un punto dado aleatoriamente teniendo en cuenta los valores que se tiene de la muestra. El filtro de suavizado (Smoothing Filter) : Corresponde a un filtro espacial (de espacio), son filtros basados en derivadas de la función Gaussiana que mejora la nitidez y filtra el ruido. Cada vez que se aplica un filtro suavizador o una convolución con filtro pasa_bajo, la función del filtro tiende a reagrupar los valores a lo largo del rango dinámico por ejemplo al aplicar un filtro suavizador a los defectos de una imagen al agrandar sus sellos, este filtro permite agrandar los sello sin que se deteriore la calidad de la imagen.
Ventajas (Ejemplos)
3. Cada estudiante debe redactar 5 ventajas de procesamiento digital, respecto al procesamiento analógico, dando un ejemplo específico de cada una de las ventajas 1. La señal digital permite ser reparada a través de sistemas de regeneración de señal. EJEMPLO: Los paquetes de datos en telefonía móvil, porque son verificados y reparados en cada uno de los puntos célula antes de retrasmitirse. 2. Permite su duplicación cuantas veces se desee sin que se pierda información. EJEMPLO: La transmisión internacional de un partido de fútbol, porque la señal original del país puede ser retrasmitida a varios países simultáneamente sin que se pierda calidad e información. 3. En la transmisión de señales digitales el ruido no le afecta. EJEMPLO: Televisión en HD, porque en la señal análoga si se presenta tormentas eléctricas la señal se modifica, perdiéndose calidad e información, mientras que en la digital no le afecta la carga atmosférica. 4. La señal digital permite detectar u corregir errores EJEMPLO: La autocorrección en el arranque de un sistema operativo, porque si no arranca el sistema operativo se ejecuta el chequeo del disco y reparación del sector automáticamente ya que son señales digitales y se pueden corregir , lo que la análoga no lo permite porque la información no es almacenable en memoria. 5. Las señales digitales facilitan su procesamiento. EJEMPLO: Las señales digitales pueden ser procesadas, analizadas y almacenadas fácilmente en los equipos de cómputo ya que estas señales digitales son binarias representadas en 1 y 0 o niveles de voltaje los cuales son almacenables en diferentes medios de almacenamiento tanto internos de los equipos como extraíbles o portables, ejemplo USB, discos duros, DVD, CD
Aplicaciones
4. El estudiante debe redactar 5 aplicaciones del procesamiento digital de señales.
1. En los reproductores de audio o video, CD, DVD, y blue Ray 2. La comunicación a través de satélites 3. Procesamiento de imágenes diagnóstica, para medicina 4. Instrumentos de ubicación como son los de posicionamiento global ( GPS) 5. Equipos de monitoreo de signos vitales en paciente críticos
CONCLUSIONES
El procesamiento digital de señales nos permite mediante un modelamiento matemático de la información, tomar decisiones acertadas, eficaces y efectivas como por ejemplo en el análisis del clima, en el seguimiento de creación, ruta y posible impacto con los huracanes, también se pueden analizar y predecir los periodos de lluvia y de sequía; en el caso de la vulcanología se analizan los períodos de actividad de los volcanes, en estos casos las señales funcionan por medio de elementos que toman los movimiento sísmicos, cambios de temperatura los cuales son señales análogas que se digitalizan, se analizan y según el resultado se pueden dar alarmas preventivas a las poblaciones en el caso de los volcanes quienes viven cerca de estos y para el clima se dan sugerencias de cuidado según el tiempo que este predominando. En general las señales se aplican en todos los campos laborales, científicos, industriales, medicina, comunicación, entretenimiento, transporte, en si nuestro entorno se mueve alrededor de señales.
BIBLIOGRAFÍA UAM, F. G. (s.f.). Procesamiento digital de señal. Recuperado el septiembre de 2017, de http://arantxa.ii.uam.es/~taao1/teoria/tema5/tema5.pdf Valencia, E. S. (s.f.). Tema1 Introducción al precesado Digital de Señales Conversión A/D, D/A. Recuperado el SEPTIEMBRE de 2017, de http://www.uv.es/~soriae/tema_1_pds.pdf
