2. TRATAMIENTO NÚMERICO DE LA IMFORMACIÓN                

En este tema de nuestro blog vamos a explicar las bases del proceso de digitalización de datos.

2.1 SISTEMA BINARIO

La base de los dispositivos digitales es el microprocesador, se trata de minúsculos circuitos fabricados con silicio que detectan impulsos eléctricos. Un microprocesador asigna valores según detecte o no impulsos eléctricos; de esta manera el valor 1 indica que ha sido detectado un impulso, mientras que el valor 0 significa que no ha descubierto impulso eléctrico alguno.

• 1 byte (B) es igual a 8 bits

• 1 kilobyte (KB) es igual a 1.024 bytes

• 1 megabyte (MK) es igual a 1.024 kilobytes

• 1 gigabyte (GB) es igual a 1.024 megabytes

• 1 terabyte (TB) es igual a 1.024 gigabytes

• 1 petabyte (PB) es igual a 1.024 terabytes.

• Muestreo: la señal analógica de la que disponemos se toman una serie de muestras cada cierto tiempo. De esta forma cuantas más muestras se tomen, más similar será la señal digital a la original y por lo tanto tendrá mayor calidad. A mayor número de muestras se requerirá mayor tiempo y recursos de la máquina para su digitalización, y mayor, será el tamaño del archivo resultante.

• Cuantificación: en este paso se miden los valores de tensión de cada una de las muestras obtenidas y se les hace corresponder un número decimal en función de la escala que se utilice.

• Codificación: posteriormente los valores decimales obtenidos se convierten a código binario, con lo que ya obtenemos la señal digital.

Un bit es un dígito del sistema de numeración binario. El sistema de numeración está representando por diez dígitos mientras que en el binario se utilizan tan solo dos dígitos, el 0 y el 1. Por tanto, un bit puede representar uno de esos valores.

Con dos bit se puede obtener 4 valores diferentes que son el 00, 01, 10 y 11.

Una de las medidas más utilizadas en informática es el byte, unidad de información compuesta por 8 bits. El bit se suele representar con una b minúscula y el byte con una B mayúscula. Si queremos convertir un numero decimal al sistema binario, se debe dividir esa cifra entre 2 sucesivamente hasta llegar a 0. El resto que se obtiene de cada una de estas operaciones se anota, puesto que representa cada uno de los dígitos que componen el número binario.

Por lo tanto, nuestro número binario es el resultado de colocar los restos de derecha a izquierda, de modo que 130 en binario es 10000010. Para el proceso inverso, pasar de binario a decimal, deberemos ir teniendo en cuenta el valor de cada bit e irlo multiplicando por su valor.

2.2 UNIDADES DEL SISTEMA BINARIO

Una vez que los archivos han sido digitalizados, su tamaño resulta de gran importancia tanto para su almacenamiento como para su transmisión. Debido a que el byte es una unidad muy pequeña, se suele emplear múltiplos del byte. A diferencia del Sistema Internacional, cada unidad siguiente no es 1.000 veces mayor que la anterior, sino 1.024 ya que el sistema binario se basa en potencias de 2. Las principales unidades de medidas partiendo del bit son:

 Cuando hablamos de la importancia del tamaño de los archivos, debemos mencionar la opción de compresión de archivos. La tasa de comprensión dependerá del tipo de comprensión usada y también del tipo de archivo. Así, los textos se comprimirán más fácilmente que los archivos de música o de imágenes.

2.3 DIGITALIZACIÓN DE LA SEÑAL

Una señal analógica es aquella que puede tomar múltiples valores de amplitud y frecuencia. En cambio, una señal digital es aquella que toma una serie de valores concretos del sistema binario, por lo tanto la señal estará compuesta por una combinación de unos y ceros que en nada se va a parecer a la señal original. Digitalizar significa transformar cualquier tipo de información en valores numéricos correspondientes a los pares binarios 0 y 1.

El proceso de digitalización consta de tres fases principales:

2.4 DIGITALIZACIÓN DE LA IMAGEN

En la actualidad es complicado encontrar a gente que use una cámara fotográfica analógica, con el paso del tiempo se van desarrollando cámaras digitales que mejoran la calidad de las analógicas. Por otra parte, el formato digital presenta diversas ventajas como un mejor almacenamiento de las fotos, la observación de las fotografías de forma instantánea y facilidades para su intercambio y retoque fotográfico.

La calidad de una cámara se mide por el número de píxeles que ofrece. Una imagen consiste en un conjunto de puntos llamados píxeles. El píxel es el componente más pequeño de la imagen digital. 

Dicho de otro modo, es como si cada fotografía estuviera compuesta por una serie de cuadrículas; cada una de esas cuadrículas minúsculas es un píxel y almacena los niveles de colores básicos presentes en ese cuadro. Para conocer el número de píxeles o la resolución se multiplica el número de píxeles de alto por el ancho.

Una imagen digital también está basada en unos y ceros, por lo que la calidad final dependerá igualmente del número de bits que se elijan para representar cada píxel.

Algunas imágenes son comprimidas para mejorar su almacenamiento e intercambio. Por un lado existe la comprensión sin pérdidas en la que la imagen resultante es exactamente igual a la imagen sin comprimir. Por otro lado, tenemos la comprensión con pérdidas que se realizan algoritmos que analizan cual es la información para poder desecharla, de forma que solo notaremos esta pérdida de calidad si realizamos grandes ampliaciones de la imagen.

Existen diferentes formatos de archivos:

En la comprensión sin pérdidas: tenemos los formatos de alta calidad utilizados en cámaras digitales: TIFF y RAW, y aquellos de peor calidad como GIF, PNG y PSD, que suelen ser usados en imágenes pequeñas en Internet.

En la comprensión con pérdidas el formato de archivo más conocido es el JPG o JPEG. Es utilizado en cámaras digitales y sobre todo en Internet.

2.5 DIGITALIZACIÓN DEL SONIDO

El proceso para la digitalización de un archivo de sonido sigue el mismo proceso que el explicado para la digitalización de las señales en la transmisión de datos. Existen diferentes formatos utilizados para la digitalización de la señal de audio.

El formato de audio en CD fue desarrollado en 1982 por las empresas Sony y Philips, pero en los años 90 fue cuando se popularizó, desplazando a los tradicionales casetes y vinilos gracias a su inmejorable calidad.

Sin embargo, al hablar de sonido digitalizado ha surgido en los últimos años un formato que ha revolucionado completamente el mundo de la música: el MP3. Este formato utiliza una técnica basada en las limitaciones del oído humano, capaz de captar únicamente los sonidos de frecuencias entre 30 Hz y 20 kHz. Por lo tanto en los archivos MP3 las frecuencias inaudibles son eliminadas conservando la esencia del sonido. Además permiten seleccionar diferentes niveles de calidad, aunque mayor calidad suponga mayor peso del archivo.

La diferencia de tamaño que presenta el formato MP3 en relación con el CD son considerables, ya que mientras una canción en un CD ocupa unos 40 MB, en MP3 su tamaño se reduce a solo 4 MB, lo cual resulta un formato ideal pata su intercambio por Internet. Una vez popularizado, se inició la comercialización de reproductores MP3, que permiten almacenar gran cantidad de discos y canciones en un espacio reducido. Otra ventaja que presentan es la inclusión de información sobre el nombre de la canción o artista fecha de creación, etc.