TIC 1ºBI I.E.S Carlos III

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1. Digitalización de señales

-La digitalización o conversión analógica-digital (CAD), consiste en la

transcripción se señales analógicas ien señales digitalesii, con el propósito de facilitar su

procesamiento y hacer la señal resultante más inmune al ruido y a otras interferencias

a las que son más sensibles las señales analógicas.

-Este proceso de digitalización utiliza un proceso llamado muestreo digital que

consiste en tomar muestras de la señal analógica a una tasa o frecuencia de muestreo

para cuantificarla posteriormente.

1.1 ¿Por qué digitalizar?

Ventajas de una señal digital

-Cuando una señal digital es atenuada o experimenta perturbaciones leves,

puede ser reconstruida y amplificada mediante sistemas de regeneración de señales.

-Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente

realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.

-Es posible aplicar técnicas de compresión de datos sin pérdidas o técnicas de

compresión con pérdidas basados en la codificación perceptual mucho más eficientes

que con señales analógicas.

Inconvenientes de la señal digital

-Se necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación

posterior, en el momento de la recepción.

-Se hace necesario emplear siempre un filtro activo analógico pasa bajo sobre

la señal a muestrear con objeto de evitar el fenómeno conocido como aliasing.

-Si no se emplean un número suficientes de niveles de cuantificación en el

proceso de digitalización, la relación señal a ruido resultante se reducirá con relación a

la de la señal analógica original que se cuantificó

2. Frecuencia de muestreo

-La frecuencia de muestreo es el número de muestras por unidad de tiempo

que se toman de una señal continua (señal analógica) para producir una señal discreta

(señal digital), durante el proceso de digitalización. Como todas las frecuencias iii,

generalmente se expresa en hercios (HZ) o en múltiplos suyos como el kilohercio (kHz),

aunque pueden utilizarse otras magnitudes.

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Señal original Muestreo de la señal

2.1 Ley de Nyquist

-Esta ley, descubierta por Nyquist, dice que si la tasa de muestreo es dos veces

la frecuencia más alta que contiene la señal, esta se puede o muestrear, sin pérdida de

calidad.

-Por ejemplo la frecuencia más alta que podemos escuchar es de 20 Khz

(20.000 Hz). Esto se traduce a que si muestreamos un sonido a 40 KHZ, nadie notará la

diferencia entre un sonido original a un sonido muestreado. Los discos compactos

contienen sonido muestreado a 40 kHz, un nivel máximo de muestreo, dando como

resultado una copia digital perfecta.

2.2 Efecto aliasing

-Si se utiliza una frecuencia menor a la establecida por el teorema de Nyquist,

se produce una distorsión conocida como aliasing; también llamada solapamiento. El

aliasing impide recuperar correctamente la señal cuando las muestras de ésta se

obtienen a intervalos de tiempo demasiado largos. La forma de la onda recuperada

presenta pendientes muy abruptas.

2.3 Filtro antialiasing

-Para eliminar el aliasing, los sistemas de digitalización incluyen filtros paso

bajo, que eliminan todas las frecuencias que sobrepasan la frecuencia crítica en la

señal de entrada. Es decir, todas las frecuencias que queden por encima de la

frecuencia máxima a muestrear seleccionada, son eliminadas. El filtro paso bajo para

este uso concreto recibe el nombre de filtro antialiasing.

i Señal analógica o señal continua: es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo. ii Señal digital o señal discreta: es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos. iii Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.