2. Tratamiento numérico de la información

Introducción

Anteriormente, hemos visto que todo el desarrollo en el tratamiento de la información se debe fundamentalmente a la digitalización. Ahora, vamos a ver brevemente las bases del proceso de digitalización de datos.

2.1 Sistema binario

La base de los dispositivos digitales es el microprocesador.

• ¿QUÉ ES UN MICROPROCESADOR?

Se trata de minúsculos circuitos fabricados con silicio que detectan impulsos eléctricos. Un microprocesador asigna valores según detecte o no impulsos eléctricos; de esta manera, el valor 1 indica que ha sido detectado un impulso, mientras que el valor 0 significa que no ha descubierto ningún impulso eléctrico.

Un bit es un dígito del sistema de numeración binario. El sistema de numeración decimal está representado por diez dígitos, mientras que en el binario se utilizan tan solo dos dígitos, el 0 y el 1; por tanto, un bit o dígito binario puede representar uno de esos dos valores: 0 ó 1.

Con dos bits se pueden obtener 4 valores diferentes, que son el 00, 11, 10, 01 y así sucesivamente con otros valores. Equivalencias de valores del sistema binario y el sistema decimal:

Una de las medidas más utilizadas en informática es el byte, unidad de información compuesta por 8 bits. El bit se suele representar con una b minúscula y el byte con una B mayúscula.

Si queremos convertir un número decimal al sistema binario, se debe dividir esa cifra entre 2 sucesivamente hasta llegar a 0. El resto que se obtiene de cada una de estas operaciones se anota, puesto que representa cada uno de los dígitos que componen el número binario. Por ejemplo:

Por tanto, nuestro número binario es el resultado de colocar los restos de derecha a izquierda.

Para el proceso inverso, pasar de binario a decimal, deberemos ir teniendo en cuenta el valor de cada bit (2n) e irlo multiplicando por su valor. Por ejemplo:

2.2 Unidades del sistema binario

Una vez que los archivos han sido digitalizados, su tamaño resulta de gran importancia tanto para su almacenamiento como para su transmisión. Por ejemplo, en un texto un carácter (letra, número...) equivale a un byte (8 bits). Debido a que el byte es una unidad muy pequeña se suelen emplear múltiplos del byte. En la siguiente tabla podemos ver las principales unidades y el número de bytes a que equivalen. A diferencia del Sistema Internacional, cada unidad siguiente no es 1.000 veces mayor que la anterior, sino 1.024 ya que el sistema binario se basa en potencias de 2.

Cuando hablamos de la importancia del tamaño de los archivos, debemos mencionar la opción de compresión de archivos. Al comprimir un archivo su tamaño puede llegar a reducirse hasta en un 90%.

2.3 Digitalización de la señal

Una señal analógica es aquella que puede tomar múltiples valores de amplitud y frecuencia. En cambio, una señal digital es aquella que toma una serie de valores concretos del sistema binario. Digitalizar significa transformar cualquier tipo de información en valores numéricos correspondientes a los pares binarios 0 y 1. El proceso de digitalización desde el punto de vista teórico pero dejando a un lado ciertos aspectos técnicos, consta de tres fases principales y es el siguiente:

• Muestreo: a partir de la señal analógica de la que disponemos se toman una serie de muestras cada cierto tiempo. De esta forma, cuantas más muestras se tomen, más similar será la señal digital a la original y por lo tanto, tendrá más calidad. Sin embargo, a mayor número de muestras también se requerirá mayor tiempo y recursos de la máquina y por lo tanto, mayor será el tamaño del archivo resultante.

• Cuantificación: en este paso se miden los valores de tensión de cada una de las muestras obtenidas y se les hace corresponder un número decimal en función de la escala que se utilice.

• Codificación: son los valores decimales obtenidos que se convierten a código binario, con lo que ya obtenemos la señal digital.

2.4 Digitalización de la imagen

Con el paso del tiempo se van desarrollando cámaras digitales que mejoran la calidad de las analógicas. El formato digital presenta diversas ventajas como por ejemplo un mejor almacenamiento de las fotos, la observación de la fotografía de forma instantánea y facilidades para su intercambio y retoque fotográfico.

La calidad de una cámara fotográfica digital se mide por el número de píxeles que ofrece. Una imagen consiste en un conjunto de puntos (píxeles), por lo tanto el píxel es el componente más pequeño de la imagen digital.

Es como si cada imagen estuviese compuesta por una serie de cuadrículas, cada una de esas cuadículas es un píxel y almacena los niveles de colores básicos presentes en ese cuadro.

Para conocer el número de píxeles o la resolución se multiplica el número de píxeles de alto por el ancho.

Una imagen digital también está basada en 0 y 1. Algunas imágenes son comprimidas para mejorar su almacenamiento e intercambio. Existen diferentes formatos de archivos:

• En la compresión sin pérdidas tenemos los formatos de alta calidad utilizados en cámaras digitales (TIFF) y aquellos de peor calidad como GIF, que suelen ser usados para imágenes pequeñas en Internet.
• En comprensión con pérdidas el formato de archivo más conocido es el JPG o JPEG. Es utilizado ampliamente en cámaras digitales y sobre todo en Internet.

2.5 Digitalización del sonido

El proceso para la digitalización de un archivo de sonido sigue el mismo proceso que el explicado para la digitalización de las señales en la transmisión de datos. Sin embargo, existen diferentes formatos utilizados para la digitalización de la señal de audio.

El formato de audio en CD fue desarrollado en 1982 por las empresas Sony y Philips, pero fue en los años 90 cuando se popularizó, desplazando a los tradicionales casetes y vinilos gracias a su inmejorable calidad.

Sin embargo, al hablar de sonido digitalizado ha surgido en los últimos años un formato que ha revolucionado completamente el mundo de la música, el MP3. En los archivos MP3, las frecuencias inaudibles son eliminadas conservando la esencia del sonido. Además, permiten seleccionar diferentes niveles de calidad, aunque mayor calidad suponga mayor peso del archivo.

Las diferencias de tamaño que presenta el formato MP3 en relación con el CD son considerables, ya que mientras una canción en un CD ocupa unos 40MB, en MP3 su tamaño se reduce a solo 4MB. Esta fue la principal razón de su extensión, al resultar un formato ideal para su intercambio por Internet.