Nesse curso, você irá entender um ingrediente fundamental da revolução digital: a amostragem, que permite que sinais como músicas e imagens sejam armazenados e processados em dispositivos digitais.
Dispositivos Digitais
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Processamento Digital de Sinais - Amostragem
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Introdução
Nesse módulo, veremos uma introdução geral do curso. Descreveremos brevemente todos os problemas que serão estudados, motivaremos as soluções que serão apresentadas.
Познакомьтесь с преподавателями
Renato da Rocha LopesProfessor
Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
[MÚSICA] Olá!
Bem vindo ao curso de Processamento Digital de Sinais Amostragem.
Aqui, a gente vai falar sobre o processo que transforma os sinais do nosso mundo
como música, áudio e vídeo, em sinais que são tratados pelos dispositivos digitais,
como seu smartphones, seu computador, seu smart TV e coisas assim.
O principal objetivo desse curso é a gente saber como fazer esse processo
bem feito quais são os parâmetros que impactam na qualidade dessa transformação
de sinal de áudio, por exemplo, para o mundo digital e como a gente pode
melhorar algumas das distorções que esse processo introduz.
Nesse módulo inicial de introdução,
a gente vai dar uma visão geral sobre o que esse curso vai tratar.
A gente vai falar sobre as ferramentas que a gente vai usar,
a gente vai descrever algumas das distorções,
descrever a importância dos parâmetros e descrever quais são os cuidados que
a gente deve tomar para diminuir o impacto dessas distorções.
Nesse video inicial, a gente vai começar falando pouco sobre quais são as
vantagens de fazer isso, porque é que eu haveria de querer representar uma música
num dispositivo digital e basicamente a grande vantagem do
dispositivo digital é a robustez e a flexibilidade que ele introduz.
Então vamos tentar ver pouco sobre o que é que o dispositivo digital faz.
Então você deve ter visto já algum filme na internet que tem 1 gigabyte de
informação, alguma música que tem 3 megabytes de tamanho e coisas assim.
O que exatamente essa informação quer dizer?
O fato é que dispositivos digitais representam toda a sua informação na
forma de bits e os bits só podem valer 0 e 1.
A gente vai ver pouco mais como uma música vira uma sequência de 0 e 1 mais para
a frente mas o que eu queria discutir pouco agora é as vantagens disso e
como isso é feito pouco, depois a gente fala da conversão.
Então uma das vantagens disso é que você cria uma abstração pouco do significado
físico desses 0 e 1, então você tem vários dispositivos que armazenam informação.
Você tem HDs externos, você tem os DVDs, você tem pen drive,
você tem uma série de dispositivos e todos eles armazenam essa informação binária
de formas diferentes mas a interpretação que você faz dessa informação
é a seguinte: é bit 0 ou bit 1 não importa a forma física deles.
Então por exemplo, se você pegar HD externo e abrir ele,
você vai ver que ele tem essa cara aqui por dentro.
Basicamente ele tem esse disco e esse disco contém
monte de ímãs muito pequenininhos.
Então você pega HD externo de 1 terabyte, por exemplo, esse HD externo tem 8
trilhões de imãzinhos pequenininhos, porque eu digo 8 trilhões?
Porque byte é uma unidade que o pessoal usa que se refere na realidade a uma
sequência de 8 bits, então 1 byte corresponde a 8 bits,
terabyte é trilhão de bytes, 8 trilhões de bits.
E você tem então dentro do seu HD esse mundo de imãzinhos aqui dentro,
8 trilhões de ímãs num espaço pequenininho e em cada ímã você grava a informação da
seguinte forma: se eu quero que aquele valor ali represente bit 0,
por exemplo, eu venho aqui e ponho o ímã na orientação Norte Sul.
Se eu quero que aquele valor represente o bit 1,
eu inverto a orientação do ímã, eu ponho a orientação Sul-Norte.
E assim eu vou gravando a minha informação orientando os vários ímãs de acordo
com o que eu quero que ele represente ou depois eu venho e leio
a orientação do ímã transfiro, transformo isso num bit.
Num DVD é a mesma coisa.
Você tem bilhões de espelhinhos aqui dentro da superfície do seu DVD,
a gente não enxerga isso óbvio porque eles são muito pequenininhos mas basicamente se
você tem ponto ali que você coloca digamos espelho, o DVD ele tem laser,
ele vai jogar laser naquele ponto e vai ver se o laser reflete.
Se refletir ele diz que aquele bit é 1, se não refletir ele diz que aquele bit é 0.
Então você quando escreve num DVD você basicamente coloca microespelhinhos,
ali você muda a configuração química do seu DVD, para que aquele ponto reflita,
se você quer gravar bit 0 naquele ponto ou não reflita,
se você que gravar bit 1 naquele ponto.
No seus circuitos,
nos seus sistemas digitais propriamente ditos, o seu smartphone e coisas assim,
se você abrir ele você vai ver que você tem uma coisa com essa cara aqui.
Alguns fiozinhos, você tem dispositivos com essa forma aqui, dentro dos quais
também tem bilhões e bilhões e bilhões de fiozinhos e basicamente a informação dos
bits é representada pelo nível de tensão, a tensão nesses bits.
Então se você tem nível de tensão baixo, a gente diz que o bit que está
representado naquele fio é 0, por exemplo, se você tem nível de tensão alto você diz
que o bit que está representado naquele fio é 1.
Então alto e baixo, tensão alta tensão baixa,
depende da tecnologia que você está usando mas é alguma coisa tipo se a tensão for
entre 0 e 1 volt eu digo que aquele bit é 1, 0.
Se a tensão for entre 2 e 5 volts eu digo que aquele bit é 1.
Seu pen drive funciona de uma forma parecida, muito mais difícil de descrever
o que é feito dentro do pen drive como a informação é armazenada, parece bruxaria
às vezes e de fato é, mas você tem também bilhões de dispositivos lá dentro,
pen drive de 1 gigabyte ele tem 8 bilhões de dispositivos ali dentro
que meio por mágica, parece bruxaria, parece duendezinho lá dentro, mas ele
avisa "Olha aqui eu tenho bit 0, aqui eu tenho bit 1" e assim sucessivamente.
E quais são as vantagens de se fazer isso?
Existem 3 grandes vantagens dos sistemas digitais: robustez,
a flexibilidade e a adaptabilidade dos sistemas digitais.
Então que é que quer dizer a robustez?
Bom, eu disse que o bit 0, por exemplo, ele é representado por uma orientação de
ímã no seu HD, por ponto refletivo ou não o laser, por ponto ter
uma tensão baixa, mas ele tem uma robustez ao seguinte sentido quer dizer,
se a orientação do seu ímã não for perfeitamente assim mas for
pouquinho torta eu continuo representando aquilo, interpretando aquilo, como bit 0.
Se o meu pontinho no DVD não for
uma coisa que completamente absorve o laser, se ele reflete
pouquinho do laser mas muito pouquinho, eu continuo interpretando aquilo como bit 0.
Se o meu nível de tensão não for exatamente 0 volts mas for meio volt,
eu continuo interpretando aquilo como bit 0.
Então eu tenho uma grande robustez à ruído.
Eu tenho uma grande flexibilidade em sistemas digitais em 2 sentidos.
O mesmo sistema digital trata de sinal de áudio,
de sinal de video, o seu smartphone ele tem coisas que medem a orientação dele,
se ele está assim, se ele está assim, se ele está assado, Eh, você tem sensores,
pode ter sensores de temperatura, você pode ter uma série de sensores e o mesmo
circuito, o mesmo dispositivo, trata de todos esses sinais da mesma forma.
Para ele não importa do que se trata, a partir do momento que você converteu
aquilo em bits ele está em casa, ele sabe tratar daquele sinal e principalmente você
tem uma grande flexibilidade em termos do que é que você faz com o seu sinal.
Então, por exemplo,
eu estou gravando esse áudio e ali atrás tem ar condicionado funcionando.
Você no final das contas vai ouvir muito pouco desse ar
condicionado porque eu vou gravar esse sinal e vou fazer
processamento aqui no meu laptop para eliminar o barulho desse ar condicionado.
Agora o que é que eu quero dizer com a flexibilidade?
Por exemplo, se eu quero eliminar radicalmente o ar condicionado,
ele pode acabar afetando a qualidade da minha voz.
Então, eu tenho controle que eu posso fazer ali de quanto é que eu quero que ele
elimine o ar condicionado e esse controle é muito fácil de eu mudar esse controle,
é só digitar valorzinho ali e ele já me diz novo valor eh,
do tanto que ele vai eliminar o ar condicionado.
Essa robustez em sistemas analógicos,
nos sistemas que mexem mais com circuitos mesmo e é muito mais difícil de atingir,
então, você pega rádio digital e rádio analógio, rádio analógico,
rádio antigo, você girava botãozinho ali, que mexia uma resistência, então você não
tinha muito controle sobre qual a estação de rádio você estava sintonizando.
Hoje em dia, você faz a coisa digitalmente,
você tem controle muito mais fino é muito mais simples você fazer essa mudança.
No mundo digital, para trocar de estação de rádio,
basta eu trocar número lá dentro do meu sistema digital que identifica a estação.
É muito mais simples eu trocar esse número digitar estação de rádio igual a 100MHz,
do que trocar o valor de uma resistência,
eu posso fazer isso com muito mais flexibilidade.
Então, essas são as 3 principais vantagens do sistema digital.
Flexibilidade em termos de tratar imagem e áudio,
por exemplo, no mesmo dispositivo, a robustez a ruído, no sentido de que
pequenas flutuações nos valores dos bits não mudam a interpretação que eu faço,
eu contínuo interpretando o bit como 0 ou 1 e a flexibilidade em fazer alterações,
fazer processamento, aqui no Audacity eu pego o mesmo sinal de áudio e eu tiro
o ruído do ar condicionado, eu posso fazer uma equalização,
aumentar as baixas frequências, as altas frequências, eu posso fazer tudo isso.
No próximo vídeo, a gente vai falar pouquinho mais sobre de fato como a gente
converte essas, eh, as informações dos sinais analógicos, áudio e video,
por exemplo, medidas de temperatura em sinal digital.
Até lá e obrigado!
[MÚSICA]
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