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Procesamiento Digital de Señales
FUNDAMENTOS
Ángel Vergara-Betancourt
Departamento de Ingenierı́a Mecatrónica
TecNM / ITS Zacapoaxtla
January 28, 2022
1 / 24
Contenido
1. Introducción
2. Señales y sistemas
3. Aplicaciones
4. Ventajas del PDS
2 / 24
Contexto
En la actualidad, la mayorı́a de la tecnologı́a
esta basada en la teorı́a del procesamiento
digital de señales o DSP por sus siglas en
inglés Digital Signal Processing. Los
dispositivos que implementan estas teorı́as, son
sistemas embebidos conocidos como
procesadores de señales digitales.
3 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
El procesamiento Digital de Señales (PDS) o (DSP) consiste en la representación,
transformación y manipulación de señales y de la información que contienen, a través de
algoritmos computacionales implementados en hardware digital.
4 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
5 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
Está caracterizado por la
representación en el dominio del
tiempo discreto, en el dominio
frecuencia discreta, u otro
dominio discreto de señales por
medio de una secuencia de
números o sı́mbolos y el
procesado de esas señales
6 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
El PDS implica realizar
operaciones de tipo
matemático-computacional
de señales discretas, ya sea
en el dominio temporal,
espacial o frecuencial
7 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
Por ejemplo, desarrollo de FILTROS DIGITALES en el tiempo discreto...
8 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
9 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
FILTROS en el dominio de la
FRECUENCIA
10 / 24
¿Qué es el procesamiento digital de señales?
Procesamiento de IMÁGENES
11 / 24
Procesadores digitales de señal
El procesamiento digital de
señales se basa en dispositivos
(hardware) que son capaces de
manipular señales digitales y a
través de algoritmos
computacionales (software),
realizar operaciones especı́ficas.
Los procesadores pueden ser:
computadoras, tarjetas
especı́ficas o microchips de uso
especı́fico.
12 / 24
Señales y sistemas
Señal
❑ Magnitud fı́sica que representa un parámetro fı́sico y que varı́a con el tiempo f (t), el
espacio f (x, y) o cualquier otra variable o variables independientes f (x, y, t), f (u, v, w),
etc.
Sistema
❑ Conjunto ordenado de elementos que se encuentran interrelacionados y que interactúan
entre sı́. En el caso del PDS, se considera como un sistema, al dispositivo fı́sico que
realiza una operación sobre una señal.
13 / 24
Señales y sistemas
14 / 24
Señales y sistemas
15 / 24
Señales y sistemas
Señal analógica
❑ Señal que presenta valores de amplitud contı́nua en función de una variable independiente
como el tiempo.
Señal discreta
❑ Señal que presenta solo valores discretos, a partir del muestreo de una señal contı́nua.
Señal digital
❑ Señal discreta, cuyo valores de amplitud han sido cuantificados.
16 / 24
Señales y sistemas
17 / 24
Señales y sistemas
Muestreo
❑ Proceso de conversión de una señal en tiempo continuo a una señal en tiempo discreto
obtenida tomando muestras de la señal en tiempo continuo en instantes de tiempo
discreto.
Cuantificación
❑ Proceso en el cual se asignan valores finitos, de un conjunto de niveles definido
previamente, a las muestras tomadas de la señal analógica (conversión A/D).
Codificación
❑ Consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido
cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante códigos preestablecidos.
18 / 24
Señales y sistemas
19 / 24
Aplicaciones
Las aplicaciones de procesamiento digital de señales, en la actualidad se encuentran en muchas
áreas, por ejemplo:
✔ Telecomunicaciones.
✔ Reconocimiento de voz.
✔ Sistemas electrónicos.
✔ Aparatos biomédicos.
✔ Procesamiento de imágenes.
✔ Equipos militares.
✔ Electrónica espacial y automotriz.
✔ Aplicaciones industriales
20 / 24
Aplicaciones
21 / 24
Ventajas
A pesar de que una de las limitantes del PDS es su velocidad de operación, se tinene sus
ventajas respecto al procesamiento de sistemas analógicos. Por ejemplo:
♦ Flexibilidad (Reprogramar).
♦ Precisión
♦ Almacenamiento.
♦ Sofisticación.
♦ Económico.
♦ Aplicabilidad
22 / 24
References
Oppenheim, A. V. Schafer, R. W. (2009). Tratamiento de Señales en Tiempo Discreto. Madrid, España:
Pearson
Shenoi B. A., (2006)., Introduction to Digital Signal Processing and Filter Design., New Jersey: John
Wiley and Sons, Inc.
Proakis, J. G., Manolakis, D. G. (2007). Tratamiento Digital de Señales. Madrid: Pearson, Prentice Hall.
23 / 24
The End
24 / 24

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  • 1. angel.vb@zacapoaxtla.tecnm.mx Procesamiento Digital de Señales FUNDAMENTOS Ángel Vergara-Betancourt Departamento de Ingenierı́a Mecatrónica TecNM / ITS Zacapoaxtla January 28, 2022 1 / 24
  • 2. Contenido 1. Introducción 2. Señales y sistemas 3. Aplicaciones 4. Ventajas del PDS 2 / 24
  • 3. Contexto En la actualidad, la mayorı́a de la tecnologı́a esta basada en la teorı́a del procesamiento digital de señales o DSP por sus siglas en inglés Digital Signal Processing. Los dispositivos que implementan estas teorı́as, son sistemas embebidos conocidos como procesadores de señales digitales. 3 / 24
  • 4. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? El procesamiento Digital de Señales (PDS) o (DSP) consiste en la representación, transformación y manipulación de señales y de la información que contienen, a través de algoritmos computacionales implementados en hardware digital. 4 / 24
  • 5. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? 5 / 24
  • 6. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? Está caracterizado por la representación en el dominio del tiempo discreto, en el dominio frecuencia discreta, u otro dominio discreto de señales por medio de una secuencia de números o sı́mbolos y el procesado de esas señales 6 / 24
  • 7. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? El PDS implica realizar operaciones de tipo matemático-computacional de señales discretas, ya sea en el dominio temporal, espacial o frecuencial 7 / 24
  • 8. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? Por ejemplo, desarrollo de FILTROS DIGITALES en el tiempo discreto... 8 / 24
  • 9. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? 9 / 24
  • 10. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? FILTROS en el dominio de la FRECUENCIA 10 / 24
  • 11. ¿Qué es el procesamiento digital de señales? Procesamiento de IMÁGENES 11 / 24
  • 12. Procesadores digitales de señal El procesamiento digital de señales se basa en dispositivos (hardware) que son capaces de manipular señales digitales y a través de algoritmos computacionales (software), realizar operaciones especı́ficas. Los procesadores pueden ser: computadoras, tarjetas especı́ficas o microchips de uso especı́fico. 12 / 24
  • 13. Señales y sistemas Señal ❑ Magnitud fı́sica que representa un parámetro fı́sico y que varı́a con el tiempo f (t), el espacio f (x, y) o cualquier otra variable o variables independientes f (x, y, t), f (u, v, w), etc. Sistema ❑ Conjunto ordenado de elementos que se encuentran interrelacionados y que interactúan entre sı́. En el caso del PDS, se considera como un sistema, al dispositivo fı́sico que realiza una operación sobre una señal. 13 / 24
  • 16. Señales y sistemas Señal analógica ❑ Señal que presenta valores de amplitud contı́nua en función de una variable independiente como el tiempo. Señal discreta ❑ Señal que presenta solo valores discretos, a partir del muestreo de una señal contı́nua. Señal digital ❑ Señal discreta, cuyo valores de amplitud han sido cuantificados. 16 / 24
  • 18. Señales y sistemas Muestreo ❑ Proceso de conversión de una señal en tiempo continuo a una señal en tiempo discreto obtenida tomando muestras de la señal en tiempo continuo en instantes de tiempo discreto. Cuantificación ❑ Proceso en el cual se asignan valores finitos, de un conjunto de niveles definido previamente, a las muestras tomadas de la señal analógica (conversión A/D). Codificación ❑ Consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante códigos preestablecidos. 18 / 24
  • 20. Aplicaciones Las aplicaciones de procesamiento digital de señales, en la actualidad se encuentran en muchas áreas, por ejemplo: ✔ Telecomunicaciones. ✔ Reconocimiento de voz. ✔ Sistemas electrónicos. ✔ Aparatos biomédicos. ✔ Procesamiento de imágenes. ✔ Equipos militares. ✔ Electrónica espacial y automotriz. ✔ Aplicaciones industriales 20 / 24
  • 22. Ventajas A pesar de que una de las limitantes del PDS es su velocidad de operación, se tinene sus ventajas respecto al procesamiento de sistemas analógicos. Por ejemplo: ♦ Flexibilidad (Reprogramar). ♦ Precisión ♦ Almacenamiento. ♦ Sofisticación. ♦ Económico. ♦ Aplicabilidad 22 / 24
  • 23. References Oppenheim, A. V. Schafer, R. W. (2009). Tratamiento de Señales en Tiempo Discreto. Madrid, España: Pearson Shenoi B. A., (2006)., Introduction to Digital Signal Processing and Filter Design., New Jersey: John Wiley and Sons, Inc. Proakis, J. G., Manolakis, D. G. (2007). Tratamiento Digital de Señales. Madrid: Pearson, Prentice Hall. 23 / 24