cos'è l'analogico e cos'è il digitale, Dispense di Informatica Medica

Scarica cos'è l'analogico e cos'è il digitale e più Dispense in PDF di Informatica Medica solo su Docsity! 07/04/2018 Acquisizione di segnali dal mondo fisico Informazione e codifica La codifica può essere vista come la sequenza di due attività distinte : 1- trasformazione dell’informaziòne nel'formato%di destinazione (codifica vera e propria) 2-= scrittura ditale-ifformazione in-un supporto in grado di-conservarla a breve o lungo termine Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (< IO Eb] Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 1 07/04/2018 META Informazione Si ha Informazione quando c’è capacità discriminatoria Supporto capace di mantenere la differenziazione distinzione tra diverse configurazioni CA IRR UTRII(URALI Carta con presenza di fori, materiali magnetici polarità N/S, componenti elettronici accumulo di carica, riflessione di luce, etc. INFORMAZIONE DI TIPO CLASSIFICATORIO Informazione come relazione d'ordine A>B C=D E<B Informazione come relazione metrica o differenziale Si appoggia anche ad una unità di misura SI [<[O]b| Schede perforate Perforatore di schede Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (<1O >| Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 2 07/04/2018 Codifica dell’informazione Analogico in quanto in analogia con l’informazione-di origine«e di tipo continuo ma con una scala (xxxxxmetro) barometro, termometro, anemometro, igrometro} pluviometro, anche con sistemi di indicazione CONE si uit] 5] <|x|O[M< utor: L'angspeed (selfmade) Rs cadi ource: german wikipedia, original MEEEEAMo” by Langspeed Codifica dell’informazione NONE: di dati) ì pe sec] Informazione-vista=sotto' due aspetti Tel(e) sant UVA Come classificazione»e confronto Come metrica Meta-lInformazione tromsoby.no/node/1 2597 Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 5 Analogico Analogico e Digitale Codifica:dell’informazione, supporti e regole,di codifica Digitale Intensionale o implicito Estensionale necessaria Nessuna ridefinizione è [Occorre estendere il processd definito in precedenza (tidefinizione dei simboli 0 cite di rappresentazione) | Applicabile anche per cardinalità non finita Applicabile solo per cardinalità finita e con entità note a priori Applicabile solo se una struttura è presente Applicabile in ogni caso Applicabile solo con supporti con struttura Applicabile in ogni caso [Informatica - ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia R}-«(}€]b>| Analogico-Digitale Nel mondo dei calcolatori (elaborazione.a valori numerici finiti) è necessario trasformare la sequenza di infiniti valori (ampiezze) edi tempi infinitesimi, nei quali evolvono i segnali del mondo reale*,.in valori finiti Numero di cifre finito con'cui rappresentare le scale di misurap.es. i tempi e le‘ampiezze del segnale da digitalizzare. Inoltre sarà necessario codificare grandezze che variano: segnali ad una dimensione.(aUdio.— segnali a duedimefisioni (immagini = segnali a tre dimensioni (immagini che cambiano nel tempo - filmati — ) M-cA Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (< IO Eb] Slide 12 Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 07/04/2018 Analogico-Digitale Per tale:conversione*sono necessarie due attività: CAMPIONAMENTO E QUANTIZZAZIONE Tempo - Campionamento — consiste nel prelevare il segnale:solo in determinati istanti ditempo equidistanti.tra loro si passa dal'tempo continuo ‘altempo%discreto Si'introduce l'errore*di ricostruzione»in banda Ampiezza— Quantizzazione-del segnale= consiste nell'assegnare al-dato-campionato un. valote discreto più vicino possibile al valore reale,-in-'base-ad-una- determinata suddivisione della scala in n distinti livelli-(293-=8 liv 3 bit) Si introduce l'errore di quantizzazione Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (< 10 Slide 13 Analogico © Il mondo in cui viviamo è macroscopicamente analogico, i segnali che’'normalmente»analizziamo«sono continui.nel loro campe. di variazione, assumo quindi.tutti gli infiniti valori tra due qualunque valori assunti durante la.loro evoluzione temporale © Ogni fenomeno è inoltre regolato da leggi.fisiche che ne limitano le variazioni nel tempo e nelliampiezza ain particolare propriesnelle condizioni disnormalità: Es. variazioni.di temperatura corporea, pressione sangiigna, velocità, coESSE etc. SIOPE IRE Celere la comunicazione, la conservazione delle ee” E] Ere NGI Tempo della forma analogica Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (<1O >| Li I ‘Ampiezza Slide 14 Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 7 07/04/2018 Campionamento 200 125 18 | 17 Medica -2018 - Franco Del Slide 19 Campionamento Medica -2018 - Franco Del Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 10 07/04/2018 Campionamento 17 Medica -2018 - Franco Del Slide 21 Campionamento Medica -2018 - Franco Del Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 11 07/04/2018 Campionamento 120 Slide 23 Medica -2018 - Franco Del Campionamento 1 15 Slide 24 Medica -2018 - Franco Del Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 12 07/04/2018 Campionamento f(a)*dx a, = il. F(X) *cos mE ad b,= zi, f@*sin nE)ade Sostanzialmente questa serie di Fourier afferma che ad ogni istante t una funzione nel tempo periodica di periodo T è calcolabile con la somma di infinite sinusoidi che in quell'istante t hanno valori determinati. Nei segnali periodici reali le componenti in cui n è grande tendono ad essere trascurabili e possono ragionevolmente essere trascurate, in particolare nei segnali a banda limitata diventano componenti a potenza nulla. dm270/Analisi, Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 2 _B<Jolb]| Slide 29 Trasformata di Fourier Passando alla forma integrale si ottiene sotto alcune ipotesi (condizioni di Dirichlet sufficienti affinché le serie di Fourier siano convergenti) Ft èadunsol valore in (-T,T), tranne eventualmente solo al più su un numero finito di punti. SO è periodica al di fuori di (-T,T) con periodo 2T f(t)ed f ‘(1) sono continue a tratti in (-T.,T) AL [ JO costa = [JO sint Ko FD (A(@)*cos(at) + B(a)*sin(1))dt Con altre ulteriori considerazioni si possono scrivere le due funzioni che ci permettono di passare dal dominio del tempo al dominio della frequenza Trasformata da t ad f Antitrasformata da fat jor FT [ste a BOT Ft" do Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (<1O >| Slide 30 Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 15 i] Spettro di un segnale tipico limitato in banda Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia_&@ ® MJ] Spettro di un segnale campionato A Filtro di banda Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (<1O >| Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 16 Trasformata di Fourier Spettro del segnale precedente E RI [Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia_@& _&® M-<4[©]>] Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 17 Campionamento musicale @D ROM-contiene 650 MB = 650*1024*1024 = 681574400 byte Per.Una registrazione stereo 681.574.4007 176:400-= 3.863 sec Re [oeR eg ARS eZ Moll) Per una registrazione mono 681.574.400 / 27 sec Segnale 22050 Hz Freq Camp 44100 Hz Quantizzazione 16 bit 2 Byte 65536 livelli Byte /sec 88200 Stereo Byte/sec 176400 128 min [Informatica - ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia RI] Università degli Studi di Roma — Tor Vergata Facoltà di Ingegneria — Corso di Ingegneria Medica Assegnazione di un valore a numero di bit finito al segnale campionato Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 20 Quantizzazione Informatica - Ingegneria Medi 118 - Franco Del Bolgia (<I> Quantizzazione La quantizzazione: a fronte. del valore reale con infinite cifre x(t;) in ingresso restituisce un numero discreto (numero di cifre limitato) più vicino al valore x(t;) tra tutti gli N possibili livelli di quantizzazione è | nuo nec o Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 21 Quantizzazione Si possono avere più tipologie di codifica naturale solo valori positivi per segnale d’ingresso positivo dove R=Vnay/N°liv o risoluzione del convertitore R= V,,,x/ 2" dove n numero di bit del convertitore Nella conversione con complemento a 2 per segnali di ingresso compresi in un intervallo bipolare +/- V.1ax volt la risoluzione diviene R=2 * |Vmayl/ 2" 12 Volt suddivisi in 4 livelli binari VASILE È ESTE PZ NOTAIO EEE EAT) Quantizzazione Sorge spontanea una domanda E' possibile sapere, dopo aver collezionato questa sequenza di numeri, se si può ricostruire un segnale con le stesse caratteristiche di quello originale ? La risposta è no! Per la quantizzazione si deve definire l'errore massimo ammesso considerando che l'errore di quantizzazione è dato per ogni campione Msmo © prelevato al tempo t; e,(m)= x,(m)- x(m) e che l'operazione di quantizzazione può essere effettuata con due metodiche sul dato numerico Troncamento Arrotondamento |a x+q/2 2 lq x= d Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 22 Convertitore ad 1 bit per approssimazioni successive [Informatica - ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia R}-«(}€]b>| Convertitore a 10 bit per approssimazioni successive Range d'ingresso 0-10 volt e Vi di 4,175 volt Primo passo di conversione del bit più significativo V rif=5 volt > 4,175 volt B5=0 V rif=2,5 volt < 4,175 volt B3=1 V rif =3,75 volt < 4,175 volt B,=1 V rif =4,375 volt > 4,175 volt B5=0 V rif =4,0625 volt < 4,175 volt B;=1 Sefezionatore Bi converttoe temporizzazione AAA, Timing Convertitore DIA Rete resistiva Calibrata R-2R 8UOIz|es IP 3IBY ‘Tra sia dI GUOREZZIOLIA LI IP AO è auorzajasaId Ip SPY Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia _® <O0O db Slide 50 Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 07/04/2018 25 07/04/2018 Domande ??????? ta Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia (< IO Eb] Informatica - Ingegneria Medica -2018 - Franco Del Bolgia 26