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Tarea 1 – Recolectar información introductoria al procesamiento digital de señales.

Edgar Armando Marín Ballesteros Programa de Ingeniería electrónica Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería Universidad Nacional Abierta y a Distancia Procesamiento Digital de Señales Código: 299004_32 Tutor: Oscar Camilo Cifuentes

14 de febrero de 2021

Introducción Los instrumentos electrónicos se encargan de utilizar los recursos que brindan los productos electrónicos para medir cualquier tipo de magnitud, y estos resultados se pueden utilizar para el desarrollo de procesos que involucran las características de las señales; estas son primordiales para las carreras relacionadas a las áreas de telecomunicaciones y de electrónica por eso es muy importante conocer acerca de los conceptos básicos de señales. Dentro de estos conceptos básicos se encuentra identificar correctamente los distintos tipos de señales encontradas tanto en la teoría como en la práctica. Por tal razón, mediante la realización de este trabajo se busca explicar de una manera escueta qué se quiere decir cuando se hace referencia a señales de tipo digital, analógica, de tiempo continuo y discreta. Marin (2021)

Objetivo general 

Reconocer los conceptos y / o conocimientos previos del curso, explicándolos y relacionándolos con temas relacionados con señales y sistemas. Con esto pretendemos obtener más información sobre la lectura recomendada

Objetivos específicos  

Investigar e identificar las características principales de cada uno de los conceptos relacionados con el curso y el desarrollo de esta actividad Reconocer las ventajas del procesamiento digital, respecto al procesamiento analógico de señales.

1) El estudiante debe realizar un escrito, teniendo en cuenta cada una de las siguientes preguntas: ● ¿Qué es una señal discreta? (dar un ejemplo gráfico)  Las señales de tiempo discreto x(n) pueden representar un fenómeno para el que la variable independiente es intrínsecamente discreta, como por ejemplo, el valor de cierre diario de una acción, o bien se pueden obtener mediante el muestreo de una señal de tiempo continuo x(t) en t = nT, donde T es el período de muestreo. Algunos ejemplos de estas señales son: señal escalón unitario, impulso unitario, sinusoidal, exponencial, sinusoide en descomposición exponencial. Señal escalón unitario

Figura 1. Señal discreta

● ¿Qué es una señal continua? (dar un ejemplo gráfico) La señal continua o la señal de tiempo continuo es una señal que se puede expresar en función, y su alcance se establece en números reales, generalmente tiempo. La función del tiempo no tiene por qué ser una función continua. La señal se define en un dominio que puede ser finito o no, y cada valor posible del dominio corresponde a un solo valor de la señal. La continuidad de la variable de tiempo significa que el valor de la señal se puede especificar para cualquier momento perteneciente a la variable.

Figura 2. Señal continua

● ¿Qué es la transformada de Fourier continua y cuál es su aplicación en el análisis de señales? La señal continua o la señal de tiempo continuo es una señal que se puede expresar en función, y su alcance se establece en números reales, generalmente tiempo. La función del tiempo no tiene por qué ser una función continua. La señal se define en un dominio que puede ser finito o no, y cada valor posible del dominio corresponde a un solo valor de la señal. La continuidad de la variable de tiempo significa que el valor de la señal se puede especificar para cualquier momento que pertenezca al dominio.

● ¿Qué es la convolución discreta? La convolución es una de las técnicas más importantes dentro del campo del Procesamiento Digital de Señales (DSP, Digital Signal Processing). Básicamente consiste en la combinación de dos señales para formar una tercera señal, justo como una suma o una multiplicación.

● ¿Qué es la respuesta al impulso de un sistema? La respuesta al impulso o respuesta al impulso del sistema es la respuesta que se produce en la salida cuando se introduce un pulso en la entrada. El impulso es el caso límite del impulso, el tiempo del impulso es infinitamente corto, pero su área o integral se mantiene (por lo tanto, amplitud máxima infinitamente alta). Aunque es imposible obtener una amplitud infinita en un intervalo de tiempo infinitamente corto en cualquier sistema práctico, este es un concepto útil idealizado, principalmente porque su uso en la integración es simple.

● ¿Qué es la función de transferencia de un sistema analógico? La función de transferencia se define como el cociente entre la transformada de Laplace de la salida y la de la entrada, bajo la suposición de que las condiciones iniciales son nulas. El pico formado por los modelos de la señal de salida respecto de la señal de entrada, permite encontrar los ceros y los polos, representan las raíces en las que cada uno de los modelos del cociente se iguala a cero, representa la región frontera a la que no debe llegar ya sea la respuesta del sistema o la excitación al mismo; ya que de lo contrario llegará ya sea a la región nula o se irá al infinito 2) Cada estudiante debe enunciar cinco (5) ventajas del procesamiento digital, respecto al procesamiento analógico de señales. También debe enunciar cinco (5) aplicaciones del procesamiento digital de señales. Ventajas de los sistemas digitales Los sistemas digitales tienen las siguientes ventajas:     

Menor tamaño: los dispositivos basados en sistemas digitales tienden a hacerse cada vez más pequeños. Eficiencia: la información digital se almacena rápidamente y en cantidades cada vez más grandes. Precisión: como los sistemas digitales solo admiten valores discretos, son mucho más precisos. Diseño: los dispositivos basados en sistemas digitales tienden a hacerse cada vez más fáciles de diseñar Estabilidad: los sistemas digitales son menos susceptibles al ruido, es decir, a todas las posibles perturbaciones de la señal

3) El estudiante debe realizar un breve resumen de la tarea final del curso, a través de la definición corta de cada uno de los procesadores incluidos en el anexo 1 (Descripción de la tarea final). • Retraso temporal (delay) Como sugiere el nombre, este es un efecto de retardo de la señal, dependiendo de la configuración del procesador, que se reflejará en el mismo momento de envío y en otro momento de envío cercano. La señal de entrada puede cambiar, su amplitud permanecerá o se atenuará, y la suma de todos estos contenidos es: X [ n ] + X [ n−1 ] + X [ n−2 ]. Obviamente, al igual que el modulador de tono, este pedal utiliza el principio de transposición de señal para lograr sus efectos. Digitalmente, es intuitivo que para lograrlo, el procesador dispone de una memoria para almacenar la información recibida y reproducir continuamente la señal según la programación realizada. De manera similar, se utilizan circuitos integrados especiales que interactúan con la amplitud de la señal y su desplazamiento de fase [44], que

pueden ser modificados por el circuito del dispositivo de disparo de barril (BBD): la disposición de los condensadores y los circuitos temporizadores. • Reverberación Esta es la onda de sonido con todas las superficies (dura, blanda, alta, baja). Todos los sonidos que escuchamos se verán afectados por el espacio que escuchamos. De hecho, nuestros oídos están acostumbrados. Sin esta sensación de espacio, el sonido suele parecer poco natural, delgado o hueco. Aun así, al grabar en un estudio, es común utilizar técnicas y herramientas específicas para minimizar los sonidos externos para capturar los sonidos más puros. Un buen hábito es hacer que la mezcla suene más limpia para que puedas editar y mejorar al máximo las posibilidades de cada sonido durante la etapa de mezcla. Cuanto más claro sea el sonido, mejor será el efecto de mezcla. Una buena mezcla es sinónimo de buen dominio. Por eso todo es importante. • Flanger Flanger es uno de los efectos más complejos que más afectan a la señal de audio, puede manejar elementos de tiempo, fase y afinación, básicamente como un phaser, puede desafinar la señal y puede ser modificado agregando un tiempo de retardo muy corto. Crea una segunda señal y la distribuye uniformemente en el tiempo. Para producir el efecto Flanger, se pueden obtener dos señales de audio idénticas. La segunda señal se retrasará unos milisegundos, generalmente entre 10 ms y 20 ms. Se comprimirá o expandirá un poco, lo que dará como resultado un retraso mayor y finalmente La se modifica el ajuste. Flanger puede modificar tanto la señal que la guitarra puede dejar de sonar como una guitarra, y se acerca más al sonido de un instrumento electrónico, lo que complica su procesamiento, y en muchos casos es menor de lo que se puede lograr con él.

• Trémolo Este es el efecto de modular la parte de volumen de la señal de guitarra. En otras palabras, el sonido se vuelve cada vez más fuerte, luego más suave, más fuerte y luego más suave. La forma más fácil de entender el vibrato es insertar una guitarra en un amplificador, tocar un acorde y luego girar la perilla de volumen hacia arriba y hacia abajo rítmicamente. Por supuesto, este efecto se puede lograr con pedal o software. Ejemplo de uso de trémolo Las dos opciones principales que podemos modificar son la repetición, es decir, la frecuencia con la que se produce este cambio de volumen y la profundidad del cambio de volumen • Panorama estéreo Es un atributo de la señal de audio estéreo, es precisamente por la composición de esta señal (dos señales independientes) que podemos posicionar el sonido en cualquier punto del eje horizontal (izquierda y derecha, LR) en diferentes etapas de producción. L y R), intente restablecer la escucha con ambos oídos. Se cree que nuestro cerebro puede localizar sonidos debido a varios factores. Por un lado, existe una diferencia de tiempo (en

milisegundos) entre la señal recibida entre un oído y el otro oído, así como posibles diferencias en la intensidad del sonido o su equilibrio. El sonido directo (el sonido que escucha el oído frente al sonido) será tres veces más alto que el sonido que no recibe directamente el mismo sonido (debido a la directividad de la alta frecuencia). • Distorsión La señal se cambia drásticamente para producir su propio tono y ecualización, mientras que el overdrive intenta proporcionar el impulso que falta, agregando un poco de ganancia a la señal, de modo que el amplificador pueda lograr una distorsión natural. Por otro lado, la distorsión es un efecto estático, no importa cómo lo interpretemos, la distorsión siempre producirá la misma cantidad de efecto, porque el efecto cambia la amplitud de la onda, satura el sonido y mantiene el sonido alejado del sonido puro. Para muchos instrumentos musicales, la distorsión es un error en sí mismo porque empeora el sonido, elimina toda claridad y calidad al llenar la señal de ruido. Para lograr la distorsión se comprime el sonido, lo que no solo aumenta el volumen al cambiar la amplitud de la onda, sino que también pierde claridad, cuanto mayor es el grado de compresión, mayor es la distorsión o atenuación de la señal obtenida. Barriga Pérez (2013).

• Aplicación de Filtros de ecualización (pasa banda, pasa bajas y pasa altas) Están diseñados para atenuar las frecuencias por encima de f0 (llamadas frecuencias de corte) sin afectar las frecuencias restantes. Por ejemplo, la curva de respuesta de frecuencia de un filtro podría verse así: Para frecuencias por debajo de la frecuencia de corte, la curva permanece en un valor de 0 dB y la curva comienza a disminuir a medida que aumenta la frecuencia. A la misma frecuencia de corte, la atenuación es de 3 dB: la potencia a esta frecuencia se reduce a la mitad. Partiendo de la zona de transición, la curva está próxima a la asíntota, y su pendiente (o pendiente) está en dB / octava, tiene dos parámetros básicos: frecuencia de corte y pendiente asintótica. La curva obtenida es la siguiente: La pendiente asintótica de LP (f) está relacionada con las propiedades matemáticas del filtro llamado orden. Para un n-ésimo orden, la pendiente será de 6 · n dB / octava. La siguiente figura muestra la respuesta de filtros de paso bajo de 6, 12, 18 y 24 dB / octava para una frecuencia determinada. Barriga Pérez (2013).

CONCLUSIONES 

Logramos comprender e identificar las características principales de cada uno de los conceptos relacionados con el curso y el desarrollo de esta actividad

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Aprendimos a reconocer las ventajas del procesamiento digital, respecto al procesamiento analógico de señales.

Bibliografía 

García Martínez, M. (05,07,2017). Procesamiento Digital de Señales Transformada Discreta de Fourier. [OVI]. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/12519

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Ambardar, A. (2002). Muestreo Ideal. En Procesamiento de señales analógicas y digitales (2nd ed., pp. 446-455). Ciudad de México, México: Cengage Learning. Recuperado de https://go-gale-com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/ps/i.do? p=GVRL&u=unad&id=GALE| CX4060300145&v=2.1&it=r&sid=GVRL&asid=495113b6

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Ambardar, A. (2002). Muestreo, Interpolación y Recuperación de la Señal. En Procesamiento de señales analógicas y digitales (2nd ed., pp. 456-460). Ciudad de México, México: Cengage Learning. Recuperado de https://go-galecom.bibliotecavirtual.unad.edu.co/ps/i.do?p=GVRL&u=unad&id=GALE| CX4060300146&v=2.1&it=r&sid=GVRL&asid=44cdb0b2