2.- Tratamiento numérico de la información

2.- Tratamiento numérico de la información

En el apartado anterior hemos visto que todo el desarrollo en el tratamiento de la información se debe fundamentalmente a la digitalización. En este apartado vamos a explicar brevemente 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.

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

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 bytes con una B mayúscula.

Si queremos convertir un número decimal al sistema binaria, 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.

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 suelen emplear múltiplos del byte.

A diferencia del Sistema Internacional, cada unidad siguiente no es 1000 veces mayor que la anterior, sino 1024. Las principales unidades de medida partiendo del bit son:

• 1 byte (B) = 8 bits
• 1 kilobyte = 1024 byte
• 1 megabyte = 1024 kilobyte
• 1 gigabyte = 1024 megabyte
• 1 terabyte = 1024 gigabyte
• 1 perabyte = 1024 terabyte

Cuando hablamos de la importancia del tamaño de los archivos, debemos mencionar la opción de comprensión de archivos. Al comprimir un archivo su tamaño puede llegar a reducirse hasta un 90%. La tasa de compresión dependerá del tipo de compresión 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.

En este apartado se explica el proceso de digitalización desde el punto de vista teórico, obviando ciertos aspectos técnico.

El proceso de digitalización consta de tres fases:

1. Muestreo: a partir de la señal analógica de la que disponemos se toman una serie de muestras de cada cierto tiempo. De esta forma cuantas más muestras se tomen, más similar será la señal digital a la original y tendrá mayor calidad. Sin embargo, a mayor número de muestras también se requerirá mayor tiempo y recursos de la máquina para su digitalización, y mayor será el tamaño del archivo resultante.
2. 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.
3. Codificación: posteriormente los valores decimales obtenidos se convierten a código binario, con lo que ya obtenemos la señal digital.

2.4 Digitalización de la imagen

En la actualidad es complicado encontrar a gente que use una cámara fotográfica analógica; aunque estas presentaban mayor calidad hace unos años, 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:

• Mejor almacenamiento de las fotos.
• La observación de la fotografías de forma instantánea.
• Facilidades para su intercambio y retoque fotográfico.

La calidad de una cámara fotográfica digital se mide por el número de píxeles que ofrece. Una imagen consiste en un conjunto de puntos llamado píxeles; por lo tanto, 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 cuadriculas minúsculas es un píxel y almacena los niveles de colores básicos presentes en ese cuadro.

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

Según el numero de bits podremos representar más o menos colores: con  bit por píxel solo podremos representar blanco o negro, pero si elegimos  bytes por píxel tendremos mas de  millones de colores diferentes

Algunas imagen son comprimidas para mejorar su almacenamiento.

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 perdidas en la que se realizan algoritmos que analizan cual es la información más irrelevante para el ojo humano para poder desecharla, de forma que solo tenemos 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 GIE que suelen ser usados para imágenes pequeñas en Internet.
• En comprensión con perdidas el formato de archivo más conocido es el JPG o JPEG. Es utilizado en cámaras digitales.

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.

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

Sin embargo, al ha lar de sonido digitalizado ha surgido en los últimos años un formato que ha revoluciando completamente el mundo de la música: MP3. Ese formato utiliza una técnica basada en la limitaciones del oído humano, capaz de captar únicamente los sonidos de frecuencias entre 20 y 30 KHZ.

Las diferencias de tamaño que presenta el formato MP3 en la 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. Esta fue la principal razón de su popularización.