Total Harmonic Distortion

TOTAL HARMONIC DISTORTION

Si en un sistema no lineal introducimos un tono de frecuencia , en la salida tendremos ese mismo tono (con una amplitud y fase posiblemente diferentes) y, sumado a él, otros tonos de frecuencia llamados armónicos del tono fundamental . Definimos THD de la siguiente manera:



donde es la potencia del tono fundamental y con es la potencia del armónico i-ésimo que contiene la señal. Todas las medidas de potencia se realizan en la salida del sistema, mediante un filtro paso banda y un osciloscopio o bien mediante un analizador de espectro.
En realidad existen varios criterios para definir el THD, como considerar la relación entre voltajes o corrientes.

La distorsión armónica es un parámetro técnico utilizado para definir la señal de audio que sale de un sistema.
La distorsión armónica se produce cuando la señal de salida de un sistema no equivale a la señal que entró en él. Esta falta de linealidad afecta a la forma de la onda, porque el equipo ha introducido armónicos que no estaban en la señal de entrada. Puesto que son armónicos, es decir múltiplos de la señal de entrada, esta distorsión no es tan disonante y es más difícil de detectar.
En todo sistema de audio siempre se produce una pequeña distorsión de la señal, dado que todos los equipos actuales introducen alguna no linealidad...
La distorsión armónica no siempre implica pérdida de calidad. De hecho, la distorsión se considera un efecto de sonido imprescindible para ciertos géneros musicales (básicamente rock) y así, se suele saturar artificialmente la señal básica producida por ciertos instrumentos (como guitarras eléctricas). En este sentido, la distorsión apareció en la música primero como consecuencia indeseada de la saturación de las etapas del sistema de amplificación (debido al uso de amplificadores de escasa potencia y pastillas humbuckers), y después se crearon unidades de efecto que producían artificialmente ese efecto, con independencia del equipo utilizado.
También algunos soportes, como ocurre con los viejos vinilos introducen distorsión armónica, sin embargo en éste y similares casos hay controversia (ver audiófilos) y hay quienes sostienen que sin esta distorsión armónica, el sonido seria “demasiado puro o frío”. Tal es el caso, que actualmente, (2005), no son pocos los grupos que, a pesar de procesar la señal por completo en sistemas digitales, graban sus trabajos en vinilo, para utilizar esa sonoridad tras remasterizarlos en la copia comercial final.
Al hablar de distorsión armónica, normalmente se hace referencia a la llamada distorsión armónica total, que es precisamente, la cantidad de armónicos que el equipo introduce y que no estaban en la señal original.
Para normalizar las medidas. La distorsión armónica total se mide introduciendo un tono de 1 kHz y midiendo la señal de salida. En los parámetros técnicos de los equipos, suele figurar la distorsión armónica total y se da en forma de porcentaje. Habitualmente, se indica con las siglas en inglés THD (Total Harmonic Distortion). Por ejemplo, THD 0,3 @ 1 kHz.
La distorsión armónica total nunca debe estar por encima del 1%. De estarlo, en lugar de enriquecer la señal, la distorsión empieza a desvirtuarla y el sonido resultante empieza a dejar de parecerse al original, aunque se utilizan distorsiones superiores con objetivo artístico
Hay que tener cuidado por que, 'THD' también son las siglas en inglés de Third Harmonic Distortion, que es otro parámetro que indican algunos equipos.
La distorsión en el tercer armónico (Third Harmonic Distortion) es un parámetro a tener en cuenta en los magnetófonos (sistemas de grabación magnética).
En este caso, seria mejor que se indicara el MOL (Maxim Output Level, en español, nivel máximo de salida) para hacer referencia al nivel de distorsión en el tercer armónico.
Esta distorsión en el tercer armónico resulta muy fácil de detectar. Si grabamos un tono puro en un magnetófono y lo reproducimos, el tono ya no suena “puro” sino que tiene una componente en una octava y una quinta por encima del tono fundamental.
En los sistemas magnéticos el MOL debe estar en un porcentaje de:

• 3% a 1 kHz si se trata de un sistema profesional
• 5%, si son equipos domésticos.

Sobrepasar el nivel de distorsion aceptable por el sistema, supone poder modificar el sonido hasta el punto de que resulta diferente al original o queda “roto”.

COOLEY-TUKEY

John Wilder Tukey (16 de Junio de 1915 - 26 de Julio de 2000) fue un estadístico nacido en New Bedford, Massachusett.
Tukey obtuvo un Bachiller en Artes en 1936 y una Maestría en Ciencias en 1937, ambas en química, en la Universidad de Brown, antes de trasladarse a la Universidad de Princeton donde recibió un Doctorado en Matemáticas. Durante la Segunda Guerra Mundial, Tukey trabajó en la Oficina de la Investigación de Control de Fuego de Artillería y colaboró con Samuel Wilks y William Cochran. Después de la guerra regresó a Princeton dividiendo su tiempo entre la universidad y los Laboratorios AT&T Bell.
Se retiró en 1985, Tukey murió en New Brunswick, New Jersey en el 2000.


Su interés estadístico fue amplio y variado. Es particularmente recordado por su desarrollo junto con James Cooley del algoritmo Cooley-Tukey para el cálculo de la transformada rápida de Fourier. En 1970, contribuyó significativamente en lo que ahora conocemos como la Estimación Jackknife, también denominada la Quenouille-Tukey Jackknife. Introdujo los diagramas de caja (Box Plot) en su libro de 1977, Análisis exploratorio de datos.
También contribuyó a la práctica estadística y articuló la importante distinción entre el análisis de datos exploratorio y el análisis de datos confirmativo, creyendo mucho que la metodología estadística pondría un gran énfasis en el futuro. Aunque creía en la utilidad de separar los dos tipos de análisis, él demostró que a veces, especialmente en la ciencia natural, esto era problemático, y denominó a esas situaciones como Ciencias Incómodas.
Él escribió cuatro artículos con su primo Paul Tukey, quien todavía no se graduaba en Princeton cuando se conocieron.
Entre sus muchas contribuciones a la sociedad civil, Tukey prestó sus servicios en un comité de la Sociedad Estadística Americana que produjo un informe que criticaba las conclusiones del Informe Kingsey, "Problemas Estadísticos del Reporte Kinsey sobre el Comportamiento Sexual en el Varón Humano".

Términos estadísticos

Tukey acuñó muchos términos estadísticos que ahora son de uso común, pero las dos más famosas palabras inventadas por él están relacionadas con la informática. Mientras trabajaba con John von Neumann en los primeros diseños de computadoras, Tukey introdujo la palabra "bit" como contracción de "Dígito binario" (por sus siglas en inglés Binary Digit]. Tukey usó el término "Software de Computación" (Computer Software) en un contexto computacional en un artículo de 1958 en el American Mathematical Monthly, aparentemente el primer uso del término.
También fue el creador del no tan conocido "Lines Media-Media" - un método más simple para obtener la línea de regresión.

Peter Norvig

PETER NORVIG

                                                                                                 

 Peter Norvig es un científico informático estadounidense. Él es el director de investigación  de Google.

Él es un compañero y consejero de la Asociación Americana de inteligencia Artificial y co-autor, junto a Stuart Russell, de la inteligencia artificial. Anteriormente, fue jefe de la División de Computación Ciencias (ahora la División de Sistemas Inteligentes) de la Nasa Ames Research Center, donde supervisó un equipo de 200 científicos realizando investigaciones de la NASA y el desarrollo de la autonomía y la robótica, ingeniería de software automatizado y análisis de datos, neuroingeniería de colaboración investigación de sistemas y simulación basado en la toma de decisiones. 

Anteriormente, fue Jefe Científico en Junglee, donde ayudó a desarrollar uno de los servicios de Internet primero de comparación de compras, diseñador en jefe de Harlequin Inc., y científico principal de Sun Microsystems Laboratories.

Norvig recibió una Licenciatura en Ciencias en Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Brown y un doctorado en Ciencias de la Computación de la Universidad de California.  Él ha sido profesor adjunto en la Universidad del Sur de California y miembro de la facultad de investigación en Berkeley. Cuenta con más de cincuenta publicaciones en diversas áreas de Ciencias de la Computación, concentrándose en la inteligencia artificial, procesamiento de lenguaje natural, recuperación de información y la Ingeniería del Software incluida la Inteligencia Artificial libros: Un acercamiento moderno y Paradigmas de Programación

Norvig es también conocida por su "Presentación Powerpoint Gettysburg",  una sátira sobre las prácticas de mala presentación  utilizando el  famoso discurso de Gettysburg de Abraham Lincoln.

Norvig es uno de los creadores de JScheme. En 2006 fue admitido como miembro de la Association for Computing Machinery. Norvig aparece en "Facultad Académica y Asesores" de la Universidad de la Singularidad. 

 En 2011, trabajó con Norvig Sebastián Thrun para desarrollar un curso en línea popular en Inteligencia Artificial, que contaba con más de 160.000 estudiantes matriculados. Él también enseña un curso en línea a través de la plataforma Udacity, cree que una revolución docente, impulsada por herramientas informáticas, se encuentra pendiente.

SISTEMAS Y SEÑALES

 SISTEMAS Y SEÑALES

Una señal es cualquier fenómeno que puede ser representado de manera cuantitativa mediante una función continua (cuyo dominio es los números reales) o discreta (cuyo dominio es los números enteros). Como ejemplos de señales se tienen: La variación de la presión de aire a la salida de un parlante. La variación de la intensidad electromagnética que llega a una antena receptora. La variación de la temperatura máxima tomada diariamente. Los colores de una imagen digitalizada (pixeles).

 
SEÑALES CONTINUAS:

Una señal contínua es una señal "suave" que está definida para todos los puntos de un intervalo determinado del conjunto de los números reales. Por ejemplo, la función seno es un ejemplo continuo, como la función exponencial o la función constante. Una parte de la función seno en el rango de tiempos de 0 a 6 segundos también es contínua. Si deseamos ejemplos de la naturaleza tenemos la corriente, el voltaje, el sonido, la luz, etc.

SEÑALES DISCRETAS:

Una señal discreta es una señal discontinua que está definida para todos los puntos de un intervalo determinado del conjunto de los números enteros. Su importancia en la tecnología es que, los computadores y microchips que son utilizados en este nuevo mundo "Digital" en el que vivimos, solo manejan señales discretas. Una señal discreta en la naturaleza podria ser el pulso cardiaco, el rebotar de una pelota al caer libremente, etc.

 
SEÑALES ANALOGAS:

Son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna
variable física. Estas variables pueden presentarse en la forma de una corriente, una
tensión o una carga eléctrica. Varían en forma continua entre un límite inferior y un
límite superior. Cuando estos límites coinciden con los límites que admite un determinado dispositivo, se dice que la señal está normalizada.  La ventaja de trabajar con se-
señales normalizadas es que se aprovecha mejor la relación señal/ruido del dispositivo.

SEÑALES DIGITALES:

Son variables eléctricas con dos niveles bien diferenciados que se alternan en el
tiempo transmitiendo información según un código previamente acordado. Cada nivel
eléctrico representa uno de dos símbolos: 0 ó 1, V o F, etc. Los niveles específicos dependen del tipo de dispositivos utilizado. Por ejemplo si se emplean componentes de la
familia lógica TTL (transistor-transistor-logic) los niveles son 0 V y 5 V, aunque cualquier valor por debajo de 0,8 V es correctamente interpretado como un 0 y cualquier
valor por encima de 2 V es interpretado como un 1 (los niveles de salida están por debajo de 0,4 V y por encima de 2,4 V respectivamente). En el caso de la familia CMOS
(complementary metal-oxide-semiconductor), los valores dependen de la alimentación.
Para alimentación de +5 V, los valores ideales son también 0 V y 5 V, pero se reconoce
un 0 hasta 2,25 V y un 1 a partir de 2,75 V.
Estos ejemplos muestran uno de los principales atractivos de las señales digitales:
su gran inmunidad al ruido.
Las señales digitales descriptas tienen la particularidad de tener sólo dos estados y
por lo tanto permiten representar, transmitir o almacenar información binaria. Para
transmitir más información  se requiere mayor cantidad de estados, que pueden lograrse
combinando varias señales en paralelo (simultáneas), cada una de las cuales transmite
una información binaria.

SEÑALES DIGITALES 

 

Gran parte de los equipos electrónicos que utilizamos habitualmente y que son la manifestación mas extendida de la revolución tecnológica, trabajan con señales digitales:

• el ordenador
• el cdrom y los equipos de música 
• el teléfono y otros equipos de comunicaciones

la voz es una señal analógica y por tanto el que habla produce una señal analógica y el que escucha solo es capaz de interpretar señales también analógicas. sin embargo el canal de comunicación transmite señales digitales. se hace preciso transformar en algún punto la señal analógica en digital y posteriormente la digital en analógica.

si conectamos un instrumento de medida (osciloscopio, analizador digital,..) a cualquiera de estos equipos nos mostraría señales eléctricas que exclusivamente tienen dos niveles de tensión:
0 voltios y 5 voltios
asi, el teclado intercambia con la cpu información digital exclusivamente.
al pulsar una tecla se genera una serie de pulsos de tensión que son interpretados por la CPU.
cuando hablamos por un teléfono conectado a la red digital, el proceso es mas complejo porque en este sistema coexisten las señales analógicas y digitales.



                                             SEÑALES ANÁLOGAS








Las señales análogas se pueden percibir en todos los lugares, por ejemplo, la naturaleza posee un conjunto de estas señas como es la luz, la energía, el sonido, etc., estas son señales que varían constantemente. Un ejemplo muy práctico es cuando el arco iris se descompone lentamente y en forma continua.

 
CONVERSIÓN ANALÓGICO- DIGITAL:


VENTAJAS: No introduce ruidos en la transmisión. Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la analógica. Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en diferentes soportes Permite detectar y corregir errores con más facilidad. Las grabaciones no se deterioran con el paso del tiempo como sucede con las cintas analógicas. Permite realizar regrabaciones sucesivas sin que se pierda ninguna generación y, por tanto, calidad. Permite la compresión para reducir la capacidad de almacenamiento. Facilita la edición visual de las imágenes y del sonido en un ordenador o computadora personal, utilizando programas apropiados. El rayo láser que graba y reproduce la información en CDs y DVDs nunca llega a tocar físicamente su superficie. No la afecta las interferencias atmosféricas (estática) ni de otro tipo cuando se transmite por vía inalámbrica, como ocurre con las transmisiones analógicas.

DESVENTAJAS: Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparación con la analógica. La sincronización entre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y el receptor requiere que sea precisa, como ocurre con el GPS ( Global Positioning System - Sistema de Posicionamiento Global). Las transmisiones de las señales digitales son incompatibles con las instalaciones existentes para transmisiones analógicas.

EJEMPLO:  

La música en el formato digital se almacena en el CD. Un sistema óptico de diodos láser lee los datos digitales del disco cuando éste gira y los transfiere al conversor digital-analógico. Este transforma los datos digitales en una señal analógica que es la reproducción eléctrica de la música original. Esta señal se amplifica y se envía al altavoz para poder disfrutarla.
Cuando la música original se grabó en el CD se utilizó un proceso que esencialmente, era el inverso del descrito aquí, y que utilizaba un conversor analógico - digital.

• SEÑAL CONTÍNUA-ANÁLOGA:

 El Altavoz : 

 

Las ondas del sonido que son analógicas en su origen, son capturadas por            un micrófono y convertidas en una pequeña variación analógica de tensión denominada señal de audio.  

• SEÑAL CONTÍNUA-DIGITAL:

Codificación del sonido:

 

Se establece intervalos con los cuales se codifica las señales analógicas del sonido para luego facilitar su reproducción en cualquier dispositivo digital. 

 

• SEÑAL ANALÓGICA-DISCRETA:

 

La voz del ser humano: 

 

Porque podemos pasar de un tono a otro tono cualquiera sin necesidad de pasar por sus tonos intermedios y estos no están establecidos en ningún intervalo.

 

• SEÑAL DISCRETA-DIGITAL:

 

Un ejemplo de una señal discreta digital puede ser la de los ordenadores o la del módem que se utiliza para restablecer la señal del Internet.