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.

[editar] 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).

[editar] Aplicaciones

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 video (DVDs).

[editar] Transformadas

Véase también: Transformadas de señales

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 frequencia. 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.

[editar] Procesadores Digitales de Señales

Algunos modelos de microprocesadores son optimizados para el PDS. Estos procesadores se llaman Procesadores Digitales de Señales. Estos realizan operaciones para PDS más rápida y eficientemente.

Los PDS permiten aplicaciones que no podrían realizarse efectivamente con señales analógicas como, por ejemplo, almacenar una película de cine en un disco compacto (DVD) o canciones en un aparato portátil (iPod).