Señales Analógicas y señales Digitales, gráfica con Python
Summary
TLDREl script aborda el tema de señales analógicas y digitales, destacando el procesamiento y almacenamiento de señales de audio en formato digital. Se describe el uso de archivos de audio como la muestra 'alarma 01.wav', y se explica el proceso de lectura y análisis de estas señales con el software Payton, incluyendo la obtención de la frecuencia de muestreo y la visualización gráfica de los datos. Además, se menciona la diferencia entre la representación continua y discreta de señales, y se invita a los usuarios a participar en la discusión a través de comentarios o foros.
Takeaways
- 📚 Se discuten señales analógicas y digitales, destacando que las señales de audio son de naturaleza analógica pero se procesan y almacenan en formato digital.
- 💾 Se menciona el uso de un archivo compartido para trabajar con señales, el cual debe ser descargado y copiado en el directorio de trabajo del curso.
- 📈 Para representar señales, se utilizan funciones matemáticas y se hacen gráficas con la ayuda de bibliotecas como MATLAB y SciPy.
- 🔊 Se requiere una biblioteca adicional llamada 'waves' para la lectura de archivos de audio en formato .wav.
- 📄 Al leer un archivo de audio, se obtienen dos parámetros fundamentales: la velocidad de muestreo y el sonido en sí.
- 🎛️ La velocidad de muestreo para el archivo dado es de 22.05 muestras por segundo, lo que equivale a 22 kHz.
- 🔉 El archivo contiene 1,228,680 muestras en dos canales, asumiendo que el canal 0 es el de la izquierda y el canal 1 es el de la derecha.
- 🕒 Se describe un procedimiento para observar un segmento de sonido específico, señalando el inicio y el final en términos de muestras.
- 📊 Se sugiere la visualización gráfica de un segmento de sonido seleccionado para analizar su comportamiento oscilatorio.
- 📈 Se destaca la importancia de etiquetar correctamente los ejes en las gráficas, usando unidades de tiempo y señales para facilitar la interpretación.
- 🔄 Se menciona la posibilidad de cambiar la instrucción 'block' por 'stem' para representar una señal discreta y no una gráfica continua.
- 💬 Se anima a los estudiantes a escribir consultas o comentarios en la sección de comentarios o en el foro del curso.
Q & A
¿Qué tipo de señales se discuten en la transcripción?
-Se discuten señales analógicas y digitales, específicamente señales de audio en formato compacto.
¿Cómo se representan las señales continuas y discretas?
-Las señales continuas y discretas se representan a través de funciones matemáticas y se consideran en el contexto de procesamiento y almacenamiento de señales de audio.
¿Qué archivo se utiliza para el procesamiento de señales en este ejemplo?
-Se utiliza el archivo 'alarma01.wav' ubicado en el directorio de descargas y copiado en el directorio de trabajo del curso.
¿Qué librerías son necesarias para procesar numéricamente y graficar los datos?
-Se necesitan las librerías conocidas para procesamiento numérico como MATLAB, además de la librería 'waves' dedicada a la entrada/salida de archivos de audio.
¿Cuál es el procedimiento para leer el archivo de audio?
-Consiste en obtener dos parámetros: la velocidad de muestreo y el sonido en sí, utilizando la instrucción 'waves.read'.
¿Cuál es la frecuencia de muestreo del archivo 'alarma01.wav'?
-La frecuencia de muestreo es de 22.050 muestras por segundo, es decir, 22 kilohertz.
¿Cuántas muestras y canales de audio existen en el archivo?
-Existen 122,868 muestras en dos canales de audio.
¿Qué canales de audio se consideran en el análisis?
-Se considera el canal 0 (primera columna) como el canal izquierdo y el canal 1 (siguiente columna) como el canal derecho.
¿Cuál es el intervalo de muestras que se observa en el ejercicio?
-Se observa desde la muestra 2600 hasta la muestra 2720.
¿Cómo se calcula el tamaño del paso o 'dt' para observar la señal?
-El tamaño del paso 'dt' se calcula como el inverso de la frecuencia de muestreo, lo que en este caso es aproximadamente 4.5 x 10^-5 segundos.
¿Cómo se representa gráficamente el segmento de sonido seleccionado?
-Se utiliza un segmento de tiempo y se indica el canal de audio a observar, el punto inicial y final de la observación. Se muestra el sonido utilizando la instrucción 'plot' para unir los puntos y 'show' para visualizar en pantalla.
¿Cómo se podría mejorar la gráfica del segmento de sonido?
-Se podrían añadir etiquetas a las lecturas de las x (tiempo en segundos) y a la etiqueta y (sonido observado en esas unidades de tiempo) para mejorar la claridad.
¿Qué sucede cuando se trata una señal analógica en una computadora?
-Aunque la señal es analógica, el procesamiento en una computadora se realiza por muestras discretas, lo que la convierte en una señal discreta en el sentido estricto.
¿Cómo se podría observar una señal discreta en lugar de una continua?
-Para observar una señal discreta, se podría cambiar la instrucción 'plot' por 'stem', lo que muestra los puntos sin unirlos por una línea.
¿Cómo se podrían mostrar los valores de un segmento de sonido en el bloque de salida?
-Se podrían mostrar los valores observando el segmento y asegurándose de que no sólo se muestren resúmenes del inicio y del final del archivo.
Outlines
📚 Procesamiento de Señales Analógicas y Digitales
Este párrafo aborda la diferencia entre señales analógicas y digitales, y cómo las señales de audio, que son analógicas por naturaleza, son procesadas y almacenadas en formato digital. Se menciona el uso de un archivo de audio compartido para la práctica, y se detalla el proceso de lectura del archivo utilizando bibliotecas específicas para procesamiento numérico y entrada/salida de archivos de audio. Se destaca la importancia de la velocidad de muestreo y cómo se representa gráficamente el sonido observando un segmento específico del canal de audio seleccionado. Además, se explora la diferencia entre la representación de una señal continua y la de una señal discreta, y se sugiere la posibilidad de mejorar la gráfica con etiquetas y representaciones más precisas.
📈 Observación y Mejora de la Gráfica de Señales
En este párrafo, se profundiza en la observación de la señal de audio y se sugieren mejoras para la gráfica generada. Se describe cómo se puede observar una señal que varía de forma oscilatoria en un segmento específico y cómo se podría ampliar la observación para cubrir todo el archivo. Se discuten las opciones de visualización, como cambiar la instrucción 'block' por 'stem' para mostrar una gráfica de puntos no unidos. Se sugiere la tarea de ajustar variables y textos al formato de script y realizar observaciones en función de las muestras en lugar del tiempo total. Finalmente, se invita a los estudiantes a compartir inquietudes en la sección de comentarios o en el foro del curso.
Mindmap
Keywords
💡señales analógicas
💡señales digitales
💡unidad de audio
💡formato de archivo
💡velocidad de muestreo
💡canales de audio
💡muestreo
💡librerías
💡graficación
💡segmento de sonido
💡etiquetas gráficas
Highlights
Se discuten señales analógicas y digitales, y cómo las señales de audio de naturaleza analógica son procesadas y almacenadas en formato digital.
Se utiliza un archivo compartido para representar señales continuas y discretas en el contexto de audio.
El archivo de audio se encuentra en el directorio de descargas y es copiado al directorio de trabajo del curso.
Para procesar el archivo de audio, se requiere la librería 'waves' dedicada a la entrada y salida de archivos .wav.
El bloque de inicio indica el tipo de trabajo a realizar y las librerías necesarias para el procesamiento numérico y la gráfica.
La lectura del archivo de audio se realiza mediante la función 'waves.read', obteniendo la velocidad de muestreo y el sonido.
Se muestra la frecuencia de muestreo y las dimensiones del sonido, incluyendo el número de canales de audio.
Se asume que el canal 0 corresponde al canal izquierdo y el canal 1 al canal derecho del sonido.
Se selecciona un segmento de tiempo específico para observar la señal de audio, desde la muestra 2600 hasta la muestra 2720.
El tamaño de paso en el análisis de la señal es determinado por la frecuencia de muestreo, que es de 22.050 Hz.
Se utiliza un rango de tiempo para interpretar los elementos del sonido y se muestra cómo obtener una gráfica del sonido.
La gráfica resultante muestra una señal oscilatoria que representa el sonido en el segmento seleccionado.
Se sugiere observar otros segmentos para asegurarse de analizar todo el archivo de audio.
Se discuten posibles mejoras en la gráfica, como añadir etiquetas y leer en unidades de tiempo.
Se menciona la posibilidad de cambiar la instrucción 'block' por 'stem' para mostrar la gráfica de una manera diferente.
Se destaca la diferencia entre la representación de una señal analógica y la práctica de procesarla en forma discreta por computadora.
Se invita a los estudiantes a escribir sus inquietudes en la sección de comentarios o en el foro del curso.
Transcripts
señales analógicas y digitales
audio compacto unidad 1 señales porque
no no colon ida de señales luego de
haber revisado cómo representar las
señales continuas y discretas
continuamos no sólo con la
representación de funciones matemáticas
como señales continuas y discretas sino
también considerando por ejemplo las
señales de audio como señales de
naturaleza analógica y que actualmente
se procesan y almacenan en formato
digital por lo que para empezar con
señales analógicas utilizaremos el
archivo compartido en la página que
deberá ser descargado en el directorio
de trabajo de payton el archivo se
encuentra en el directorio de descargas
y se copiará en el directorio de trabajo
del curso una muestra de lo que vamos a
procesar es
que corresponden a los datos que vamos a
usar el procesamiento del archivo es muy
semejante a lo que hicimos en la
práctica anterior y el bloque de inicio
indicamos qué tipo de trabajo vamos a
realizar aquí y necesitaremos las
librerías ya conocidas en un país para
procesamiento numérico imac cloud clip
para hacer las gráficas sin embargo la
lectura de archivos de audio en este
caso formato ua requerirá una librería
adicional que se obtiene de starbucks en
la su librería de entrada salida input
output dedicada a los archivos punto web
el alias para esta librería será waves
en el bloque de ingreso debemos
especificar el nombre del archivo que
verificando se llama alarma 01 y se le
añade la extensión punto w ave para que
sea reconocido por la librería de parto
el procedimiento para leer el archivo
consiste en obtener dos parámetros que
son la velocidad de muestreo y el sonido
en sí obtenido mediante la instrucción
waves punto leer el archivo para ver lo
que hemos obtenido en el bloque de
salida te mostrará la frecuencia de
muestreo
obtenida en la variable muestreo además
de revisar las dimensiones del sonido
como arreglo con el objetivo de observar
cuántos canales de audio existe si se
muestra los datos del sonido lo que se
deberá observar es el arreglo sonido
guardamos las instrucciones de lectura y
al ejecutar el algoritmo observaremos
los resultados la frecuencia de muestreo
para este archivo es de 22 mil 50
muestras por segundo o 22 kilos hertz
existen 122 mil 868 muestras en dos
canales vamos a suponer que el canal 0
que es la primera columna corresponde al
canal izquierdo y el canal 1 de la
siguiente columna corresponde al canal
derecho para poder observar en una
gráfica podríamos utilizar un segmento
de tiempo indicando cuál es el canal que
observaremos y desde qué punto inicia la
observación y cuándo termina la
observación para el ejercicio vamos a
observar desde la muestra
2600 a la muestra dos mil
720 para observar la muestra en unidades
de tiempo vamos a extraer el segmento de
sonido dado que estamos observando la
señal como si fuese analógica vamos a
observar el tamaño de paso o del tate
como uno sobre la frecuencia de muestreo
que en este caso es 22 mil 50 es decir
4.5 por 10 a la menos 5 segundos y para
interpretar los elementos
utilizaremos un arreglo en un rango
entre el valor de inicio x dt o el
tamaño de paso hasta donde termina
x el tamaño de paso avanzando en tiempos
del tate la cantidad de muestras que
vamos a observar es el tamaño del vector
tb y el segmento de sonido que se va a
observar
corresponde a utilizar las muestras
desde donde inicia la observación hasta
el número de muestras de inicia más
muestras observando tan sólo el canal
seleccionado anteriormente con el valor
de 0 la gráfica de ese sonido se obtiene
con la instrucción del punto donde se
usa todos los valores del vector de sub
y y el segmento seleccionado completando
con la instrucción punto show para
observar en pantalla
se guarda y se ejecuta el algoritmo para
esta vez observar que en el segmento
seleccionado se tiene una señal que
varía de forma oscilatoria que
representa el sonido en ese segmento
podríamos observar otros segmentos para
asegurarnos que observamos todo el
archivo
continuamos con el segmento original
para seguir revisando la práctica
elementos que se pueden mejorar en la
gráfica consisten en añadir las
etiquetas al leer de las x en este caso
sería t en segundos y la etiqueta bien
que corresponde al sonido observado en
esas unidades de tiempo lo que
observamos es semejante a lo que se
presenta en el reproductor de audio
cuando utilizamos la virtualización de
ámbito sin embargo cuando se trata una
señal analógica
desde computadora el procesamiento se
realiza por muestras como ya lo hemos
visto aquí y en realidad se trabaja con
una señal de tipo discreta en el sentido
estricto del asunto lo que observaríamos
como una señal discreta es cambiar la
instrucción block por stem que nos
mostraría la gráfica sin unir los puntos
por una línea que es lo que
originalmente estamos usando para
observar valores estrictamente de ese
segmento podríamos mostrar en el bloque
de salida el segmento y asegurarnos de
que no sólo vemos un resumen del inicio
y un resumen del final del archivo ahora
es posible observar los valores que se
muestran aquí en la gráfica queda como
tarea cambiar las variables al formato
de script cambiar los textos y por el
psuv y para realizar la observación con
respecto a muestras y no tota tiempo
como se indica en la siguiente gráfica
cualquier inquietud pueden escribirla en
la sección de comentarios o en el foro
del curso
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