Procesado de señal para niños

Transmisión de señal usando procesado de señal electrónico. Los Transductores convierten señales de otras ondas físicas a corriente eléctrica o tensión, que se procesan, transmiten como ondas electromagnéticas y se convierten por otro transductor a su forma definitiva.

La señal a la izquierda parece ruido, pero si aplicamos una técnica de procesado conocida como Transformada de Fourier (derecha) nos muestra que contiene cinco componentes de frecuencias definidas.

El procesado de señal (también conocido como tratamiento o procesamiento de señales)es la disciplina que desarrolla y estudia las técnicas de tratamiento (filtrado, amplificación,...), el análisis y la clasificación de las señales. Se basa en los resultados de la teoría de la información, de la estadística y la matemática aplicada.

Una señal es un flujo de información proveniente de una fuente, la cual puede tener una naturaleza diversa: mecánica, óptica, magnética, eléctrica, acústica,... Por lo general, para poder ser procesadas, las señales se transforman en señales eléctricas mediante transductores. Las señales pueden proceder de diversas fuentes, dependiendo de su naturaleza:

• audio - para señales electrónicas que representan sonidos
• voz - para analizar señales de voz humana
• vídeo - para interpretar movimientos en escenas

Para su análisis, las señales habitualmente son modeladas como funciones matemáticas. La clasificación más básica de las señales se produce según su representación respecto a las variables de las que dependen (tiempo, espacio,...):

• Señal analógica es aquella que representa una magnitud de manera continua. Pueden provenir de captadores (o captadores + transductores) como, por ejemplo, un micrófono (para captar sonidos y trasladarlos a señales eléctricas), un termómetro (temperaturas), una sonda barométrica (capta presiones), un velocímetro...
• Señal digital es aquella que toma valores solo para una cantidad discreta de puntos, y además sus valores son únicamente discretos. Se pueden considerar ejemplos de señales digitales a un programa de ordenador, el contenido de un CD, aunque también podría ser la información recibida de un semáforo, el código Morse, etc.
• De manera parecida a la señal digital, una señal discreta solo tiene valores en una cantidad discreta de puntos. La diferencia está en que estos valores pueden tomar cualquier valor, es decir, no están cuantificados. Estas señales provienen normalmente de conversores analógico-digitales, o lo que es lo mismo, de la discretización de señales continuas. Cuando una señal discreta es cuantificada mediante un cuantificador se transforma en una señal digital.

Un parámetro importante de señales digitales y discretas es la frecuencia de muestreo.

Las señales pueden proceder de diversas fuentes. Hay varios tipos de procesamiento de señales, dependiendo de su naturaleza:

• Procesamiento de señales digitales - para señales digitalizadas. El procesado se hace mediante circuitos digitales, microprocesadores y ordenadores.
• Procesamiento analógico de señales - para señales analógicas, todas aquellas que son continuas en el tiempo
• Procesamiento de señales de audio - para señales electrónicas que representan sonidos
• Procesamiento de señales de voz - para analizar señales de voz humana
• Procesamiento de señales de vídeo - para interpretar movimientos en escenas
• Procesamiento de matrices

Objetivos

• Añadir información a una señal portadora de esta, para que la transmita posteriormente. (conversación telefónica, datos de un disco duro, transmisión de radio)
• Procesar señales de voz para descifrar quién habla, qué dice el locutor o para proteger cierta información sensible. (reconocimiento del locutor, palabras o encriptación)

Tipos de señales

Hay varias clases de procesado de señal, dependiendo de la naturaleza de la señal, y las técnicas necesarias para su procesado difieren ampliamente.

• Procesado digital de señal para señales que han sido creadas digitalmente, pueden proceder de ordenadores, de sistemas que leen soportes digitales (como un CD) o se han convertido por un conversor analógico-digital. Estas señales se caracterizan por ser representadas por una serie de números. Así, los valores que pueden tomar las magnitudes representadas digitalmente no se conocen de manera continua en el tiempo, sino que se toman muestras con una cierta frecuencia, o cuando tiene lugar alguna circunstancia de interés. Pese a la simplicidad del tratamiento analógico, la tendencia actual es la digitalización de las señales y su posterior tratamiento digital mediante ordenadores u otros sistemas basados en microprocesador. Entre esos, hay un tipo nombrado procesador digital de señal (DSP) especialmente pensado para este tipo de operaciones.

• Procesado analógico de señal - para señales analógicas, que no han sido digitalizadas. Estas pueden preceder de captadores (o captadores + transductores) como por ejemplo de un micrófono (captador de sonido), una sonda termométrica (captadora de temperaturas), una sonda barométrica (captadora de presiones), un velocímetro, un acelerómetro, etc. Las señales analógicas se caracterizan por representar magnitudes que cambian de forma continuamente, que pueden tener, en principio, cualquier valor. Los valores de estas magnitudes se conocen también de una forma continua en el tiempo.

Aplicaciones

Las operaciones y aplicaciones más comunes son: el filtrado, la amplificación, suavización, digitalización, comprensión, reducción de ruido, etc.

Véase también

En inglés: Signal processing Facts for Kids

• Procesamiento analógico de señal
• Procesamiento digital de señal
• Muestreo
• Aliasing
  • Procesamiento digital de audio
• Electrónica

Referencias