Definición
Es la rama de la ingeniería que se concentra en las operaciones o algoritmos matemáticos usados para representar, transformar y manipular en un ambiente de cómputo digital, señales del mundo exterior que contienen información del mundo real, ejemplos: señal de voz, audio, imagen, video, etc.
Procesamiento digital de audio
Es un tipo de procesamiento digital de señales especializado en el tratamiento de la señal de audio.
Aplicaciones:
*Reproductores digitales de audio (MP3).
*Ecualizadores digitales
*Efectos especiales de sonido (distorsión, eco, mezcladores).
*Códecs de audio
(videoconferencias y emisiones de medios de comunicación)
Códec (codificador-decodificador). Es un sistema desarrollado en software o hardware o una combinación de ambos, capaz de transformar una señal a un flujo de datos o visceversa. Sirve para comprimir señales a un flujo de datos y descomprimirlos para reproducirlos o manipularlos
Procesamiento digital de voz
El procesamiento de voz es el estudio de la señales de voz y las técnicas de procesado de éstas
Aplicaciones:
Reconocimiento de voz, que trata del análisis del contenido lingüístico de la voz.
Reconocimiento del hablante, cuyo objetivo es identificar al hablante.
Compresión y descompresión de voz.
Análisis de voz, con propósitos médicos para el análisis de disfunciones vocales.
Síntesis de voz, síntesis artificial del habla, significa habla generada por computador.
Procesamiento digital de imágenes
El procesamiento digital de imágenes es el conjunto de técnicas que se aplican a las imágenes digitales con el objetivo de: a) mejorar la calidad o facilitar la búsqueda de información. b) El procesamiento de los datos contenidos en un escenario a través de una máquina de percepción autónoma.
Filtrado
Suavizar la imagen (reducir la cantidad de variaciones de intensidad entre píxeles vecinos).
Eliminar ruido: eliminar aquellos píxeles cuyo nivel de intensidad es muy diferente al de sus vecinos y cuyo origen puede estar tanto en el proceso de adquisición de la imagen como en el de transmisión
Realzar bordes: destacar los bordes que se localizan en una imagen
Detectar bordes: detectar los píxeles donde se produce un cambio brusco en la función intensidad.
Compresión y descompresión de imagen
Procesamiento digital de imágenes.
Aplicaciones:
Televisión digital
Cámaras digitales
grabado, lectura de documentos, cartografía, crecimiento de bacterias, metalurgia, modelación geológica, imágenes médicas, navegación autónoma, reconocimiento de objetos, astronomía, microscopía, periodismo y transferencia y comparación de documentos
Ventajas del Procesamiento digital de señales
* La señal discreta (digital) es más fácil de transmitir almacenar o manipular.
* La señal digital es inmune al ruido.
* Los sistemas de procesamiento digital son programables permitiendo mayor flexibilidad en la reconfiguración de aplicaciones.
Mayor precisión y mayor exactitud pueden ser obtenidas con sistemas digitales, comparado con los correspondientes sistemas análogos.
* Las señales digitales pueden ser almacenadas.
*Detección y corrección de errores.
* Se puede tomar una muestra y cambiar cualquiera de sus parámetros para generar una señal diferente sin tener que recrearla en la realidad.
* La señal digital permite la multigeneración infinita sin pérdidas de calidad.
*Ante la pérdida de cierta cantidad de información, la señal digital puede ser reconstruida gracias a los sistema de regeneración de señales.
* La señal digital puede ser enviada a casi cualquier punto del planeta en cualquier momento a un muy bajo costo a través de internet y a partir de aquí puede ser reenviada a su remitente o a algún otro destino. Esto sin que la señal sufra variaciones o alteraciones de calidad severas.
* Con el tiempo no se degrada.
Desventajas del Procesamiento digital de señales
Se necesita una conversión analógica-digital previa y una conversión digital-analógica posterior, en el momento de la recepción.
Hay una pérdida inherente de información al convertir la información continua en discreta. Por mínimo e insignificante que resulte siempre hay un error de cuantización que impide que la señal digital sea exactamente equivalente a la analógica que la originó.
La señal digital requiere mayor ancho de banda para ser transmitida que la señal analógica.
Otras areas en que se aplica el Procesamiento digital de señales
Comunicaciones:
* Telefonía Celular
* Teléfonos satélitales
* Módems y LAN inalámbricas
* Encriptado
* Radar(radio detection and ranging, “detección y medición de distancias por radiofrecuencia) y Sonar (SOund NAvigation and Ranging y determinar por medio del sonido la presencia, localización o naturaleza de objetos en el mar).
* Filtrado y compresión de audio y video
* Reconocimiento de la palabra
Medicina:
* Reducción de ruido y diagnóstico automático de electrocardiogramas y electroencefalogramas
* Formación de imágenes en tomografía axial computarizada (scanner),
* Resonancia magnética nuclear y ecografía (ultrasonido).
Otras áreas en que se aplica el Procesamiento digital de señales
Análisis de vibraciones en máquinas, para detectar tempranamente el desgaste de rodamientos o engranajes.
Oceanografía: alerta temprana de maremotos o tsunamis cuando se propagan en el océano abierto, en base a las características de esas ondas que las diferencian de las olas y de las mareas; medición de la energía de las olas
? Astronomía: detección de planetas en estrellas lejanas, en base al movimiento oscilatorio que inducen en las estrellas alrededor de las cuales orbitan, búsqueda de patrones en las señales recibidas por los radiotelescopios, para detectar inteligencia extraterrestre (SETI).
Imágenes: mejora del brillo, contraste, colorido y nitidez, restauración de imágenes
borrosas debido al movimiento de la cámara o del elemento fotografiado,
PROCESADOR DIGITAL DE SEÑALES
Definición
Un procesador digital de señales es un sistema de hardware constituido por un microprocesador especializado y diseñado específicamente para realizar operaciones de procesamiento de señales digitales en tiempo real. Hoy en día incluye además un convertidor A/D y D/A.
Esquema de un Sistema DSP