Procesamiento digital de señales

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El Procesamiento Digital de Señales (PDS)
es un área de la ingeniería que se dedica al análisis y procesamiento de señales
(audio, voz, imágenes,
video) que son
discretas. Aunque comúnmente las señales en la
naturaleza nos
llegan en forma analógica, también existen casos en
que estas son por su naturaleza digitales, por ejemplo, las
edades de un grupo de
personas, el estado de
una válvula en el tiempo
(abierta/cerrada), etc.

Propósito

¿Por qué habremos de cambiar lo que es
natural en nosotros? Si casi todo en la naturaleza se mueve, se
basa y se desarrolla de forma analógica,
¿cuál es la intención de
"digitalizar"?

Veamos por qué es conveniente. El procesamiento
se hace en señales digitales por diferentes
razones:

Una señal digital es más fácil
de procesar que una analógica.
Las señales son convertidas a formato discreto
(digital) para facilitar su transmisión o almacenamiento.
Es posible realizar mediante procesamiento digital
acciones
imposibles de obtener mediante el procesamiento
analógico (por ejemplo, filtros con respuesta de
frecuencia arbitraria).

El procesamiento se hace en forma digital porque
éste es usualmente más cómodo de realizar y
más barato de implementar que en el procesamiento
analógico. Además las señales digitales
requieren usualmente menos ancho de banda y pueden ser
comprimidas. Sin embargo, hay pérdida (ruido de
cuantificación) inherente de información al convertir la
información continua en discreta; y puede haberla si las
muestras se toman demasiado espaciadas (ver Teorema de muestreo de
Nyquist-Shannon).

Aplicaciones

Procesamiento Digital de Sonido
Procesamiento Digital de Voz
Procesamiento Digital de Imágenes
Procesamiento Digital de Video

El PDS se utiliza en el procesamiento de música (por ejemplo
MP3), de voz (por
ejemplo, reconocimiento de voz) en teléfonos celulares, de
imágenes (en la transmisión de imágenes
satelitales) y vídeo (DVDs).

Transformadas

Uno de los beneficios principales del PDS es que las
transformaciones de señales son más sencillas de
realizar. Una de las más importantes transformadas es la
Transformada de Fourier discreta (TFD). Esta transformada
convierte la señal del dominio del
tiempo al dominio de la frecuencia. La TDF permite un
análisis más sencillo y eficaz sobre la frecuencia,
sobre todo en aplicaciones de eliminación de ruido y en
otros tipos de filtrado.

Otra de las transformadas importantes es la Transformada
de Coseno Discreta la cual es similar a la anterior en cuanto a
los cálculos requeridos para obtenerla, pero esta
convierte a la señales en componentes del coseno
trigonométrico. Esta transformada es una de las bases del
algoritmo de
compresión de imágenes JPEG.

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