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 Entender o digital...

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jpamplifiers
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MensagemAssunto: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 16:19

Já que este assunto é muito interessante e tem muitos seguidores, julgo pertinente começar das bases até porque este sssunto não carece de grandes conhecimentos de electrónica para se entender, creio mesmo que é um assunto de fácil compreenção desde que se comece do principio,.

Dizemos que uma informação é analógica quando há uma variação continua das grandezas em jogo, (brilho, cor, som etec), tudo o que vemos, tudo o que ouvimos são grandezas analógicas.
Um relógio em que o ponteiro dos segundos roda continuamente podendo tomar qualquer posição, dá uma informação analógica. Da mesma forma a fotografia, onde as cores e a luminosidade podem tomar qualquer valor é tambem uma informação analógica.
Um relógio em que o ponteiro dos segundos salta de segundo em segundo, em vez de rodar continuamente, é um relógio digital, porque ao contrário da informação analógica, a informação digital, varia por níveis bem distintos uns dos outros e corresponde sempre a um código que é necessário conhecer para a decifrar.
Portanto, dado que as grandezas da nossa vida real são todas analógicas, para que a partir dela se obtenham sinais digitais é sempre necessário proceder a uma conversão de analógico para digital, (ADC). Mas como os nossos sentidos são apenas sensíveis a grandezas analógicas, no final do processo, será sempre necessária uma nova conversão, agora de digital para analógico,(DAC).
Podemos assim dizer que o sinal, embora processado, transmitido e utilizado na forma digital, terá sempre que ser, no final, convertido para analógico, para ser apresentado ao utilizador sob essa forma.
O processo de conversão do sinal analógico em digital, (converter um sinal analógico numa sequencia de zeros e uns, (código binário)) , realiza-se basicamente em três fases:
Amostragem
Quantificação
Codificação.
Na prática estas 3 fases podem ser feitas por um único circuito electrónico.
O que é a amostragem?
Como o sinal analógico é contínuo no tempo, contém uma infinidade de valores, para reproduzir este sinal em digital, seria também necessário uma infinidade de bits o que tornaria impossível a sua conversão (na prática claro).
Contudo, Nyquist, demonstrou matematicamente que para converter um sinal analógico em digital, basta medir o sinal analógico a intervalos regulares, convertendo para digital apenas os valores analógicos obtidos nessas amostras, em vez de converter todo o sinal.
Quanto maior for o numero de amostras, mais fiel será a reprodução do sinal original e, pelo contrário, se o numero de amostras for demasiado pequeno, não teremos informação suficiente para recompor o sinal.
O circuito electrónico que permite amostrar o sinal é um simples interruptor que se fecha por um brevíssimo instante, à cadencia da frequência de amostragem, (numero de vezes por segundo que se retiram amostras).
Como o interruptor se fecha por um tempo extremamente curto, teremos na sua saída um sinal em forma de impulsos estreitos, com amplitude igual ao valor instantâneo do sinal.
Chamam-se a estes impulsos resultantes, impulsos do tipo PAM, (modulação por Amplitude de Impulsos)
Mas qual deverá ser a frequência de amostragem correta?, Novamente segundo Nyquist, para que um sinal amostrado possa mais tarde ser reconstituído, a frequência de amostragem fa deve ser igual ou superior ao dobro de frequência máxima presente no sinal.
Assim um sinal de áudio, (20 aos 20000Hz) terá que ser amostrado a pelo menos 40000Hz, já agora a titulo de curiosidade, um sinal de vídeo, (freq. Máxima de 5 Mhz) terá que ser amostrado a 10Mhz. Na prática usam-se os tais 44.1 Khz para áudio e 13,5 Mhz para vídeo.
Se a taxa de amostragem for menor que a frequência do sinal que se está a tratar, serão perdidos períodos inteiros, e o resultado descodificado seria muito baixo em frequência e poderia nem sequer se assemelhar à forma de onda inicial,
é a este fenómeno que se chama, como já todos ouviram falar, de ALIASING.

Assim que puder colocarei uns desenhos para ajudar a compreender todo o processo
À muito mais para dizer mas de momento não tenho mais tempo, isto é mesmo o que se chama preparatórios básicos para se entender est fantástico assunto.
Voltarei logo que possa, e quem tiver algo de útil a acrescentar, faça favor.
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António José da Silva
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 16:35

Abri um tópico dedicado ao B-A-BA do digital.

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jpamplifiers
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:19

António José da Silva escreveu:
Abri um tópico dedicado ao B-A-BA do digital.

Vê lá o que é que arranjas
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Ulrich
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:22

António José da Silva escreveu:
Abri um tópico dedicado ao B-A-BA do digital.



depois falta um dedicado ao B a Ba do analógico
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Fran
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:24

jpamplifiers escreveu:
António José da Silva escreveu:
Abri um tópico dedicado ao B-A-BA do digital.

Vê lá o que é que arranjas
Deve ter arranjado (ou vai arranjar), uma porrada de "inimigos"
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António José da Silva
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:29

Vocês sabem que aqui no AAP tudo fazemos para que valha a pena cá estar. Uma das razões mais nobres tirando a partilha e a amizade que une muitos dos participantes, é a aprendizagem.

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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:43

António José da Silva escreveu:
... é a aprendizagem.
Nem que seja "à lei do ".

Tou a brincar, como é óbvio
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ricardo onga-ku
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:45

Exemplo visual de taxa de amostragem:

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Fran
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 17:49

ricardo onga-ku escreveu:
Exemplo visual de taxa de amostragem:

Tráfico scratch ?

Agora a sério, frames per second? study
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jpamplifiers
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 18:02

Fran escreveu:
ricardo onga-ku escreveu:
Exemplo visual de taxa de amostragem:

Tráfico scratch ?

Agora a sério, frames per second? study

tráfico ? não.
é apenas uma confusão entre o numero de imagens por segundo e o numero de informações que cada imagem contem
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Fran
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 18:20

jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes
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jpamplifiers
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 18:31

Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.
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ricardo onga-ku
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 18:43

Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

O video regista uma dada quantidade de imagens paradas (stills) por cada segundo, ou seja, efectua uma amostra de X em X tempo.
É uma frequência de amostragem.

Quando digitalizamos um sinal de audio estamos a fotografá-lo durante o trajecto da onda e o número de fotografias por segundo corresponde à frequência de amostragem.
Quanto mais reduzido for o ciclo da onda, maior será a frequência de amostragem necessária para que o sinal seja reconstruído.


O teorema de Nyquist–Shannon diz-nos que para reconstruir um sinal é ncessário que a frequência de amostragem seja o dobro da frequência do sinal pelo que uma frequência de amostragem de 96kHz permite reconstruir uma frequência de 48kHz.


Última edição por ricardo onga-ku em Qui Fev 16 2012, 19:52, editado 2 vez(es)
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 19:09

jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.
Como é óbvio, quanto mais informação, melhor ... mas não foi isso que eu deduzi do seu ultimo post, nem foi isso que eu perguntei no meu ultimo post ... deduzi do seu ultimo post, que para a mesma imagem/frame, havia quantidades de informação diferentes, nos 4 casos, e já agora, pergunto eu, como é que sabe isso? scratch
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ricardo onga-ku
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 19:13

jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.

A analogia com a fotografia digital não é tão simples quanto parece e não existe relação directa entre o número de megapixels de um sensor e o audio digital (mas como a maioria das pessoas não percebe patavina de imagem digital é melhor deixar isso para outro tópico).

Já a profundidade de bits de uma imagem digital pode ser usada para ilustrar a gama dinâmica de um sinal audio.


4bit


16bit

Neste exemplo podemos observar como a gama de 65536 cinzentos de uma imagem de 16bits é muito superior aos 16 de uma com 4 bits.


Última edição por ricardo onga-ku em Qui Fev 16 2012, 19:45, editado 1 vez(es)
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ricardo onga-ku
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 19:13

Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.
Como é óbvio, quanto mais informação, melhor ... mas não foi isso que eu deduzi do seu ultimo post, nem foi isso que eu perguntei no meu ultimo post ... deduzi do seu ultimo post, que para a mesma imagem/frame, havia quantidades de informação diferentes, nos 4 casos, e já agora, pergunto eu, como é que sabe isso? scratch

Não sabe. lol!
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 19:19

ricardo onga-ku escreveu:
... Não sabe. lol!
Ah pronto, bem me parecia.
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Qui Fev 16 2012, 22:53

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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 01:06

ricardo onga-ku escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.

A analogia com a fotografia digital não é tão simples quanto parece e não existe relação directa entre o número de megapixels de um sensor e o audio digital (mas como a maioria das pessoas não percebe patavina de imagem digital é melhor deixar isso para outro tópico).

Já a profundidade de bits de uma imagem digital pode ser usada para ilustrar a gama dinâmica de um sinal audio.


4bit


16bit

Neste exemplo podemos observar como a gama de 65536 cinzentos de uma imagem de 16bits é muito superior aos 16 de uma com 4 bits.

de facto este este tópico não era sobre fotografia digital, foi você que as colocou aqui, se a ideia era destabilizar, devo-lhe dizer que conseguiu, parabens, eu como tenho o meu tempo muito ocupado, costumo aproveitá-lo de outra forma.


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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 01:08

jpamplifiers escreveu:
ricardo onga-ku escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

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A analogia com a fotografia digital não é tão simples quanto parece e não existe relação directa entre o número de megapixels de um sensor e o audio digital (mas como a maioria das pessoas não percebe patavina de imagem digital é melhor deixar isso para outro tópico).

Já a profundidade de bits de uma imagem digital pode ser usada para ilustrar a gama dinâmica de um sinal audio.


4bit


16bit

Neste exemplo podemos observar como a gama de 65536 cinzentos de uma imagem de 16bits é muito superior aos 16 de uma com 4 bits.

de facto este este tópico não era sobre fotografia digital, foi você que as colocou aqui, se a ideia era destabilizar, devo-lhe dizer que conseguiu, parabens, eu como tenho o meu tempo muito ocupado, costumo aproveitá-lo de outra forma.


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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 07:52

A ver se fazemos um esforço para que o tema se desenvolva de forma a que quem quer ficar elucidado sobre as bases do funcionamento digital e sua conversão para o audível analógico o passa fazer. O assunto não é simples pelo que convém não perder o fio a meada.

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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 10:29

[quote="jpamplifiers"]
ricardo onga-ku escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.

A analogia com a fotografia digital não é tão simples quanto parece e não existe relação directa entre o número de megapixels de um sensor e o audio digital (mas como a maioria das pessoas não percebe patavina de imagem digital é melhor deixar isso para outro tópico).

de facto este este tópico não era sobre fotografia digital, foi você que as colocou aqui, se a ideia era destabilizar, devo-lhe dizer que conseguiu, parabens, eu como tenho o meu tempo muito ocupado, costumo aproveitá-lo de outra forma.

Acho bem que aproveite o seu tempo, e que leve isto a eito, mas convém que a informação esteja correcta.

Além disso a analogia com a fotografia foi sua, não minha, e está errada.
A função de uma célula foto-sensível pode ser equiparada à de um microfone e nada tem a ver com o processo de conversão A/D...

As imagens que coloquei servem para ilustrar um conceito, seguindo a velha máxima de que uma imagem vale mais que mil palavras.
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ricardo onga-ku
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 10:39

Vodoo escreveu:
jpamplifiers escreveu:
ricardo onga-ku escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

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mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.

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de facto este este tópico não era sobre fotografia digital, foi você que as colocou aqui, se a ideia era destabilizar, devo-lhe dizer que conseguiu, parabens, eu como tenho o meu tempo muito ocupado, costumo aproveitá-lo de outra forma.


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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 10:51

ricardo onga-ku escreveu:
Vodoo escreveu:
jpamplifiers escreveu:
ricardo onga-ku escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.

A analogia com a fotografia digital não é tão simples quanto parece e não existe relação directa entre o número de megapixels de um sensor e o audio digital (mas como a maioria das pessoas não percebe patavina de imagem digital é melhor deixar isso para outro tópico).

de facto este este tópico não era sobre fotografia digital, foi você que as colocou aqui, se a ideia era destabilizar, devo-lhe dizer que conseguiu, parabens, eu como tenho o meu tempo muito ocupado, costumo aproveitá-lo de outra forma.


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Se você lê-se com atenção aquilo que você mesmo escreve, vai verificar que passa metado do tempo a contradizer-se
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ricardo onga-ku
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 10:59

jpamplifiers escreveu:
ricardo onga-ku escreveu:
Vodoo escreveu:
jpamplifiers escreveu:
ricardo onga-ku escreveu:
jpamplifiers escreveu:
Fran escreveu:
jpamplifiers escreveu:
... o numero de informações que cada imagem contem
Essa quantidade de informação que cada imagem tem, é diferente de caso para caso, ou seja, para a mesma imagem, essa quantidade difere entre esses 4 casos (3, 5, 10 e 30 frames por segundo)? Rolling Eyes

você pode tirar uma foto com uma máquina de apenas 2 Mpixeis ou com uma de 5 Mpixeis, qual é que acha que vai ficar melhor?
tambem pode escolher na própria máquina a qualidade da foto, mais pixeis= mais espaço de memória necessário,
mas quero ver se não fujo muito ao tema do tópico, o tempo é pouco e como se costuma dizer, gostava de levar isto a eito.

A analogia com a fotografia digital não é tão simples quanto parece e não existe relação directa entre o número de megapixels de um sensor e o audio digital (mas como a maioria das pessoas não percebe patavina de imagem digital é melhor deixar isso para outro tópico).

de facto este este tópico não era sobre fotografia digital, foi você que as colocou aqui, se a ideia era destabilizar, devo-lhe dizer que conseguiu, parabens, eu como tenho o meu tempo muito ocupado, costumo aproveitá-lo de outra forma.


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Se você lê-se com atenção aquilo que você mesmo escreve, vai verificar que passa metado do tempo a contradizer-se

Se não for grande o incómodo, faça o favor de me corrigir. Wink
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M Figueiredo



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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 11:41



Na prática, a conversão de analógico para digital, permite "comprimir" a informação de modo a esta poder ser armazenada em pouco espaço e com poucos ou nenhuns erros.

Como em tudo na vida, trás ganhos e perdas. O formato digital, com a mínima "compressão" (alta taxa de amostragem) possível, é quase imune a erros.

Resumindo, poderá dizer-se que um sinal analógico tem uma taxa de amostragem infinita.
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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 13:05

M Figueiredo escreveu:


Na prática, a conversão de analógico para digital, permite "comprimir" a informação de modo a esta poder ser armazenada em pouco espaço e com poucos ou nenhuns erros.

Como em tudo na vida, trás ganhos e perdas. O formato digital, com a mínima "compressão" (alta taxa de amostragem) possível, é quase imune a erros.

Resumindo, poderá dizer-se que um sinal analógico tem uma taxa de amostragem infinita.

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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 13:06

ricardo onga-ku escreveu:


Se não for grande o incómodo, faça o favor de me corrigir. Wink


Ora aqui está um pedido bem formulado.

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MensagemAssunto: Re: Entender o digital...   Sex Fev 17 2012, 16:38

M Figueiredo escreveu:


Na prática, a conversão de analógico para digital, permite "comprimir" a informação de modo a esta poder ser armazenada em pouco espaço e com poucos ou nenhuns erros.

Como em tudo na vida, trás ganhos e perdas. O formato digital, com a mínima "compressão" (alta taxa de amostragem) possível, é quase imune a erros.

Resumindo, poderá dizer-se que um sinal analógico tem uma taxa de amostragem infinita.

Pelo menos aos nossos ouvidos.
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