Fundamentos de la Digitalización: Conversión, Almacenamiento y Manipulación de Datos

Obtención de la Información: Conversión Analógica-Digital

A) Digitalización de Imágenes

Se puede considerar que una imagen es un conjunto de puntos (cada uno de los cuales se llama píxel) que se localizan mediante dos coordenadas (dos números). En una imagen en blanco y negro, si el píxel es negro se le asigna un cero (0) y si es blanco un uno (1), y de esta forma se traduce la imagen a ceros y unos.

Cualquier color es una combinación de 3 colores básicos mezclados en diferentes proporciones y, por lo tanto, se puede digitalizar: asignando a cada uno de esos 3 colores un número e indicando las proporciones en las que se combinan mediante números. Cuanto mayor sea el número de píxeles en que se divida una imagen, mejor será su calidad.

B) Digitalización de Sonidos

Un sonido es una onda (una oscilación) que se puede representar del siguiente modo: La amplitud puede tomar cualquier valor. Para digitalizar el sonido se divide el intervalo de tiempo (por ejemplo, 1 segundo) en partes iguales y a cada parte se le asigna un valor constante de la amplitud. Este valor constante no coincide con el valor real, pero se aproxima a él.

Cuanto mayor sea el número de partes en las que se divide el intervalo de tiempo, más se aproximará el valor constante de la amplitud al valor real. Las partes en que se divide el intervalo de tiempo se llaman muestras.

Sistemas Numéricos y Unidades de Información

Conversión del Sistema Numérico Decimal al Binario

Un número cualquiera se puede expresar como una combinación de ceros y unos. Un circuito puede estar abierto (número 0) o cerrado (número 1). Las combinaciones de circuitos abiertos y cerrados equivalen a números binarios y estos a decimales. La información se puede convertir en números y estos, a su vez, en combinaciones de circuitos abiertos y cerrados.

Unidades de Información

Las unidades de información son:

• Bit: Es la unidad de información básica. Solo puede tener 2 valores: 0 y 1.
• Byte: Es un conjunto de 8 bits.
• Kilobyte (KB): Son 1000 bytes (un kibibyte son 1024 bytes).
• Megabyte (MB): Son 1000 kilobytes.
• Gigabyte (GB): Son 1000 megabytes.
• Terabyte (TB): Son 1000 gigabytes.

Almacenamiento de Información

Hay 3 tipos de soportes utilizados para almacenar la información:

A) Soporte Magnético

El soporte magnético más utilizado en la actualidad es el disco duro. Un disco duro está formado por varios discos de aluminio que giran a gran velocidad impulsados por un motor.

B) Soporte Óptico

Los datos se graban como hendiduras o llanuras en un disco de plástico que contiene una capa de aluminio. Cuando un rayo láser incide sobre el disco: si llega a una llanura se refleja e incide sobre un sensor (1), mientras que si llega a una hendidura el rayo reflejado no llega al sensor (0).

C) Memoria Flash

Están formadas por paneles divididos en celdas, de forma que cada celda puede contener (1) o no contener (0) una carga eléctrica. Tienen la ventaja de no tener partes móviles (a diferencia de los discos duros) y, por lo tanto, de consumir menos energía, pudiendo utilizarse en dispositivos portátiles.

Manipulación de la Información Digitalizada

La información digitalizada es muy fácil de manipular.

La Compresión

Consiste en reducir el tamaño de los archivos. Se pierde algo de calidad, pero no en exceso.

Compresión de Sonido

• Un archivo sin compresión tiene la extensión .wav.
• El sistema de compresión más conocido es el MPEG-1 Audio Layer 3 (archivos de extensión .mp3).

Compresión de Imágenes

El sistema de compresión más conocido es el JPEG (Joint Photographic Experts Group): consiste en comparar cada píxel con los que tiene alrededor y eliminar la información de píxeles repetidos o parecidos.

Los tipos de archivos de imagen más empleados son los siguientes:

• RAW: Archivo obtenido en el sensor de la cámara y sin modificar por esta.
• TIFF (Tagged Image File Format): Archivo que contiene datos que facilitan un tratamiento posterior.
• JPG: Archivo que permite una compresión alta.
• GIF: Formato muy comprimido utilizado para ilustrar páginas web.
• BMP: Formato propio de Windows que no admite compresión.

Compresión de Video

En el caso de los videos se utilizan los códecs (compresores/descompresores) que comprimen el archivo durante la grabación y lo descomprimen durante la reproducción.

Formatos de video comunes:

• AVI: Contiene información sobre todos los fotogramas del video (25 fotogramas por segundo) y suelen ser de gran tamaño.
• MPEG-2: Contiene información de un fotograma de cada 10. Es el formato del DVD. 1 hora de video ocupa 4,5 GB.
• MPEG-4: Se desarrolló para televisión de alta definición. Una película de dos horas se puede almacenar en 700 MB.
• HD: Se utiliza en los reproductores Blu-ray. Una hora de video ocupa entre 15 y 30 GB.

La Edición

Es la alteración de los datos para conseguir un resultado diferente.

Edición de Sonidos

La edición incluye procesos como:

• Normalización: Disminución de la diferencia entre picos y silencios.
• Ecualización: Alteración de la proporción y presencia de sonidos graves, medios y agudos.
• Distorsión: Alteraciones del tono del sonido (metálico, etc.).
• Delay: Se añade eco al sonido.
• DSP (Digital Signal Processing): Simulación de ambientes (teatro, concierto de rock).

Conversión Digital-Analógica (D/A)

Nuestros sentidos perciben la información de forma analógica, por eso la información digital utilizada internamente por los dispositivos electrónicos (ordenador, móvil, etc.) debe ser transformada en información analógica. Para eso se utilizan los conversores de digital a analógico.

• La tarjeta de sonido de un ordenador convierte datos numéricos en sonidos que se reproducen en los altavoces.
• El monitor de un ordenador convierte la señal digital en puntos de luz y color que nosotros interpretamos como imágenes.