5. Senyals analògics i digitalització. Multimèdia: imatge i so.

En el món físic, hi magnituds que es manifesten contínuament en el temps, que es poden anar mesurant cada cert interval (cada segon, cada hora, cada milisegon), i dels que es conèixer el seu valor en una unitat coneguda

    Exemples,    - La velocitat d'n vehicle, que es mesura en km/h, o en milles/hora.
                           - La temperatura ambient, en ºC, ºF o ºK

La mesura es pot prendre de dos maneres:

    Analògicament. Tenim un indicador proprocional a la magnitud que es mesura. Moltes vegades és una agulla sobre una escala graduada. Aquesta escala en teoria té una "precisió infinita". En teoria sempre es podria trobar un decimal més per a mesurar una quantitat. Per exemple: mesurant la temperatura ambient en ºC en el termòmetre analògic, mirant amb precisió, sempre es podria determinar un decimal més per a prendre la mesura. Però en la pràctica això no és cert.

    Digitalment. es mesura en termes de magnitud discreta (és a dir, "exacte") en lloc de valors infinitament precisos dins d'un cert rang. Així, l'instrument de mesura no indica valors intermijos entre dos valors colindants. Si volem una mesura més detallada ("amb més decimals") hem de modificar l'instrument. (Això es pot fer canviant de instrument, o de vegades, "canviant de fons d'escala", si l'instrument ho permet). El que és important entendre aquí  és que la mesura digital sempre està dins un rang de valors exactes possibles

Velocímetre analògic, en km/h, amb precisió en teoria infinita, en la pràctica no.

Velocímetre digital, en mph o km/h, amb precisió de dècimes

Simplificació de en què consisteix aquest procés Anam a dissenyar un sistema de mesura de la quantitat de llum, segons les làmpaers de les que disposam. Sistema de mesura SM1 amb 1 làmpada  - L'interruptor de la llum només pot prendre dos valors o estats: obert o tancat.  - O la pròpia làmpara: està  apagada o encesa.    Sistema de mesura SM2 amb 2 làmpares    Ara tenim dos làmpares, suposem que no brillen igual, amb la qual cosa hi hauria quatre estats possibles:             ESTAT 1                              ESTAT 2                            ESTAT 3                            ESTAT 4         1Apagada 2Apagada         1Apagada 2Encesa         1Encesa 2Apagada         1Encesa 2Encesa Amb SM2 sobre 2 làmpades,  1 cas correspon a apagat i 3 casos corresponen a diferents encesos. Hi ha 4 estats..

Però si mesuressim les 2 làmpades amb SM1 només tendriem 2 casos, com abans: encès i apagat, i no veuriem la "riquesa" que ofereix el muntage.  De la mateixa manera si amb SM2 volguessim mesurar un muntatge de 3, 4 o més làmpades, amb 4 estats no podreiem identificar tots els etats possibles. Per a assolir més precisió, hem de tenir una llista d'estats possibles més gran.

Per a poder convertir imatge i so  en informació  digital binaria i guardar-los en un fitxer informatic, el que hem de saber en primer lloc és com mesurar totes dues magnituds  De la llum mesurarem intensitat i color. Del so hem de saber quin és i com l'anomenam, i quines característiques té.

En electrònica i en telecomunicacions es parla de la llum i el so (i també d'altres magnituds com l'energia) com a senyals analògics, que arriben contínuament, que es poden identificar i mesurar, i que volem convertir en senyals digitals.
                                          
                                                                           Wikipèdia   Senyal analògic    Senyal digital

Per a fer-ho, necessitam una espècie de "catàleg numerat dels seus possibles valors".
 - En l'exemple de les làmpades, la llista d'estats possibles.
 - Comparant-ho amb la representació digital de lletres, volem fer "els codis ASCII" dels colors i dels sons

Per això:

   PRIMER hem de decidir a quines llums i a quins sons assignam números.

   SEGON, hem d'identificar quina llum o so ens arriba en cada moment,  i amb els valors numèrics que els corresponen, fer una d'aquestes dos coses:

     - Capturar-ne el valor en  un instant donat.  Així és com, literalment, es fa una foto digital.

    - Generar un senyal digital. És a dir, generar una seqüència de valors numèrics que es trasmeten per algun mitjà (ondulació electromagnètica per ràdio o cable) o que s'emmagatzemem per a ser interpretats (reproduïts) amb posterioritat. Així es com literalment funcionen l'audio i el video digital.


Així, per a  tractar la imatge i el so amb ordinadors hem de saber digitalitzar tots dos senyals, i per això hem hem d'entendre:

        a) Què és la imatge, què és el so?
                La llum és una ona electromagnètica dins el rang EEMV (espectre electromagnètic visible).
                El so és una ona acústica disn el rang d'ones audibles per l'oïda humana (Hi ha animals, com els cans, que escolten sons amb freqüència més elevada que els humans, els ultrasons).

        b) Quins elements de lum i de so podem identificar?
               Cada color és una frequència de l'EEMV, i té una intensitat
               Cada so que distingim és una freqüencia acústica, i té també una intensitat

        c) A què hem d'assignar valors digitals binaris?
                A cada freqüència, o a cada grup, segons la fidelitat amb que volguem representar el senyal original



FASES DE DE L'ADQUISICIÓ DE DADES DIGITALS   (DIGITALITZACIÓ DE IMATGE I AUDIO)




    1- Sistema físic, senyal analògic: Ones electromagnètiques en el cas de la llum, ones acústiques en el cas del so, que ens van arribant
    2- Transductor (micròfon o càmera CCD) que converteix el senyal en una ona elèctrica (variació de voltatge)
    3- Filtrat de senyal, estabilització de l'ona
    4- Conversió analògica/digital (ADC). Es prenen mostres de la freqüencia que arriba cada interval de temps determinat (color o so), i se li assigna un número a cada mostra presa segons una codificació prèvia
    5- El senyal digital és un seguit de números, decimals o binaris

D'això en resulta:

    En imatge fixa, es determina una grandària de zona (pixel) i també una superfície per a representar-la (grandària de la foto en cm, mm quadrats).

    En audio, es marca un inteval de temps mínim (es pot entendre com a "pixel de audio") i tenim un inici i un fi temporals (duració de l'audio enregistrat o transmés)

    En video, es combina una seqüència de imatges fixes amb una (o més) pistes d'audio, que també tenen un inici i fi temporals