Introducción
El término señal generalmente se aplica a algo que transmite información. Las señales suelen transmitir información sobre el estado o el comportamiento de un sistema físico y, a menudo, se sintetizan con el propósito de comunicar información entre humanos o entre humanos y máquinas. Aunque las señales pueden representarse de muchas maneras, en todos los casos la información está contenida en algún patrón de variaciones. Matemáticamente, las señales se representan como funciones de una o más variables independientes. Por ejemplo:
- Una señal de voz se representa como una función del tiempo.
- Una imagen fotográfica se representa como una función de brillo de dos variables espaciales.
Representación Matemática de Señales
Una convención común es referirse a la variable independiente de la representación matemática de una señal como tiempo, aunque en ejemplos específicos esta variable puede no representar realmente el tiempo. La variable independiente puede ser:
- Continua: Las señales en tiempo continuo se definen a lo largo de un continuo de tiempos y están representadas por una variable independiente continua. Estas señales se conocen como señales analógicas.
- Discreta: Las señales en tiempo discreto se definen en tiempos discretos, y la variable independiente toma valores discretos. Estas señales se representan como secuencias de números.
Señales como el habla o las imágenes pueden tener representaciones continuas o discretas. Si se cumplen ciertas condiciones, estas representaciones son completamente equivalentes.
Clasificación por Amplitud
La amplitud de una señal también puede clasificarse en:
- Continua: La amplitud toma un rango continuo de valores. Por ejemplo todos los números decimales posibles entre 0.5 y 1.0
- Discreta: La amplitud toma valores discretos. Por ejemplo todos los números naturales entre 1 y 100
Señales Digitales: Son aquellas en las que tanto el tiempo como la amplitud son discretos.
Sistemas de Procesamiento de Señales
Los sistemas de procesamiento de señales pueden clasificarse de manera similar a las señales:
- Sistemas en Tiempo Continuo: Tanto la entrada como la salida son señales en tiempo continuo.
- Sistemas en Tiempo Discreto: Tanto la entrada como la salida son señales en tiempo discreto.
- Sistemas Digitales: Tanto la entrada como la salida son señales digitales.
El procesamiento digital de señales se enfoca en la transformación de señales discretas en tiempo y amplitud. Aunque el enfoque principal de este texto está en las señales y sistemas en tiempo discreto, esta teoría también es útil para las señales digitales, particularmente cuando las amplitudes están cuantizadas de manera fina.
Origen de las Señales en Tiempo Discreto
Las señales en tiempo discreto pueden originarse de:
- Muestreo de Señales en Tiempo Continuo: Este proceso convierte una señal continua en una discreta.
- Generación Directa: Mediante procesos en tiempo discreto.
Los sistemas de procesamiento de señales en tiempo discreto presentan muchas ventajas:
- Capacidad para simular sistemas analógicos o realizar transformaciones de señales no implementables con hardware en tiempo continuo.
- Gran flexibilidad en su realización.
- Uso de tecnologías como dispositivos de transporte de carga, dispositivos de ondas acústicas superficiales, computadoras digitales o microprocesadores de alta velocidad.
- Implementación completa mediante técnicas VLSI.