Codificación digital
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La codificación es el último de los procesos que tiene lugar durante la conversión analógica-digital
La codificación consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante códigos preestablecidos. La señal analógica va a quedar transformada en un tren de impulsos digital (sucesión de ceros y unos).
La codificación que se realiza mediante el sistema binario está basada en el álgebra de Boole.
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[editar] Códec
El códec es 3636 el código específico que se utiliza para la codificación/decodificación de los datos. Precisamente, la palabra Códec es una abreviatura de Codificador-Decodificador.
[editar] Parámetros que definen el códec
- Número de canales: Indica el tipo de sonido con que se va a tratar: monoaural, binaural o multicanal
- Frecuencia de muestreo: Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, mayor será la fidelidad del sonido obtenido respecto a la señal de audio original (Esta información acerca de la frecuencia de muestreo es FALSA de acuerdo con el teorema de la información de Nyquist, donde se indica que la frecuencia de muestreo debe ser igual al doble del ancho de banda de las señales a muestrear ya que una frecuencia menor se perdería información sobre la misma y a una frecuencia más alta no se obtendría información extra.).
- Resolución (Número de bits). Determina la precisión con la que se reproduce la señal original. Se suelen utilizar 8, 10, 16 o 24 bits por muestra. Mayor precisión a mayor número de bits.
- Bit rate. El bit rate es la velocidad o tasa de transferencia de datos. Su unidad es el bit por segundo (bps).
- Pérdida. Algunos códecs al hacer la compresión eliminan cierta cantidad de información, por lo que la señal resultante, no es igual a la original (compresión con pérdidas).(arquitectura).
[editar] Codificación del sonido
Utiliza un tipo de códec (codigo) específicamente diseñado para la compresión y descompresión de señales de audio: el códec de audio.
[editar] Ejemplos de Códec de audio
- PAM (Modulación de amplitud de pulsos). La frecuencia de la portadora debe ser al menos mayor que el doble de la frecuencia de la señal moduladora. Realiza una cuantificación lineal de la amplitud de la señal analógica. Actualmente, la principal aplicación principal de una codificación PAM se encuentra en la transmisión de señales, pues permite el multiplexado (enviar más de una señal por un sólo canal).
- PCM (Pulse Code Modulated) cuya resolución es de 8 bits (1 byte. Utiliza la modulación PAM como base, pero en lugar de en 8 bits en 7 bits, reservándose el octavo para indicar el signo).
- ADPCM (Adaptative Differential Pulse Code Modulated).
[editar] Codificación en el entorno de la Televisión digital
Durante mucho tiempo se mantuvo un debate en torno a cual de los 2 modelos de codificación existentes debía imponerse:
- Codificación de la señal compuesta se codifica la señal analógica en función del estándar de televisión que haya en el país donde se está realizando la codificación: NTSC (EEUU), PAL (Europa), SECAM (Francia). No permite la compatibilidad entre los estándares.
- Codificación por componentes: Se digitaliza la señal analógica utilizando su división por componentes: luminancia (Y) y Crominancia (subportadoras de color:R-Y y B-Y). La principal ventaja es que, por primera vez, se pueden mantener la compatibilidad entre estándares. Sólo se requiere un conversor D/A específico para cada estándar, para mantener, también la compatibilidad con los estándares analógicos.
El CCIR (Comité Consultivo Internacional de Radio Comunicaciones) emitió en 1982 la norma CCIR 601 de televisión digital por componentes.
[editar] Codificación digital unipolar
La codificación unipolar usa una sola polaridad, codificando únicamente uno de los estados binarios, normalmente el 1, que toma una polaridad positiva o negativa . El otro estado, normalmente el 0 , se representa por 0 voltios, es decir, la línea ociosa.
[editar] Codificación digital polar
La codificación polar utiliza dos niveles de voltaje, positivo y negativo.
- NRZ (No retorno a cero)
- RZ (Retorno a cero)
- Bifase (autosincronizados)
[editar] NRZ (No retorno a cero)
El nivel de la señal es siempre positivo o negativo. Los dos métodos más utilizados son:
- NRZ-L (Non Return to Zero-L): Un voltaje positivo significa que el bit es un ‘0’, y un voltaje negativo que el bit es un ‘1’.
- NRZ-I (Non Return to Zero, Invert on ones): En esta codificación el bit ‘1’ se representa con la inversión del nivel de voltaje. Lo que representa el bit ‘1’ es la transición entre un voltaje positivo y un voltaje negativo, o al revés, no los voltajes en sí mismos. Un bit ‘0’ no provoca un cambio de voltaje en la señal. Así pues, el nivel de la señal no solo depende del valor del bit actual, sino también del bit anterior.
[editar] RZ (Retorno a cero)
Utiliza tres valores positivo, negativo y cero. Un bit ‘1’ se representa por una transición de positivo a cero y un bit ‘0’ se representa con la transición de negativo a cero, con retorno de voltaje 0 en mitad del intervalo.
[editar] Bifase (autosincronizados)
En este método, la señal cambia en medio del intervalo del bit, pero no retorno a cero, sino que continua el resto del intervalo en el polo opuesto. Hay dos tipos de codificación Bifase:
- Manchester: Una transición de polaridad de positiva a negativa representa el valor binario ‘1’ , y una transición de positiva a negativa representa un ‘0’.
- Manchester Diferencial: Necesita dos cambios de señal para representar el bit ‘0’, pero solo ‘1’ para representar el bit ‘1’. Es decir, una transición de polaridad inversa a la del bit previo, para representar el '0' y una transición igual para el '1'.
[editar] Codificación digital bipolar
Utiliza tres valores positivo, negativo y cero. El nivel de voltaje cero se utiliza para representar un bit 0. Los bits 1 se codifican como valorespositivo y negativo en forma alterna. Si el primer 1 se representa por una amplitud positiva, el segundo se representa por una amplitud negativa, el tercero positiva, etc. Siempre se produce una alternancia entre los valores de amplitud para representar los bits 1, aunque estos bits no sean consecutivos.
Hay 3 tipos de codificación Bipolar:
[editar] AMI ("Alternate Mark Inversión")
Los bits 1 se codifican con las polaridad inversa a la del anterior 1 codificado, el bit 0 con cero voltios.
B8ZS y HDB3 son dos variaciones de la AMI que sustituyen las secuencias largas de ceros, evitando tensiones constantes durante largo tiempo.
[editar] B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)
Cuando aparecen 8 ‘0’ consecutivos, B8ZS introduce cambios artificiales (violaciones y transiciones de polaridad) en el patrón basados en la polaridad del último bit '1' codificado:
V: Violación, mantiene la polaridad anterior en la secuencia.
B: Transición, invierte la polaridad anterior en la secuencia.
Los ocho ceros se sustituyen por la secuencia: 000V B0VB
Utilizada en América del Norte.
[editar] HDB3 (High Density Bipolar 3)
Cuando aparecen cuatro ‘0’ consecutivos, estos se sustituyen por una de las dos siguientes secuencias.
- Si el número de pulsos bipolares (unos) es impar desde la última sustitución o se trata de la primera sustitución realizada (no existe sustitución anterior desde la que contar pulsos bipolares), HDB3 los sustituye por la secuencia: 000V
- Si el número de pulsos bipolares (unos) es par desde la ultima sustitución. HDB3 los sustituye por la secuencia: B00V
Utilizada en Europa y Japón.
