Familias lógicas
Digitalización
Las magnitudes medibles en la naturaleza son, a escala macroscópica, continuas. Sabemos que a escala atómica esto no es así, pero el mundo que nosotros podemos ver y tocar -el mundo macroscópico- se comporta de forma analógica. Si tomamos la medida de un sensor, por ejemplo, obtendremos una señal en forma de voltaje o corriente que podrá tomar cualquier valor dentro de un rango. La información estará contenida en el valor exacto de la señal.
Por desgracia, el fenómeno del ruido hace que las señales analógicas puedan ser fácilmente alteradas, y por tanto, es fácil que pueda degradarse la calidad de la información contenida en ellas. Para solventar ese problema se emplean las señales digitales. La digitalización es el proceso de convertir una señal analógica en un conjunto de dígitos binarios o bits, es decir, ceros y unos. Esos ceros y unos físicamente estarán representados, típicamente, por valores de voltaje (bajo o alto, respectivamente).
Para que la señal digitalizada reproduzca de forma adecuada la señal original deben considerarse fundamentalmente dos factores. En primer lugar, el número de bits que usaremos para representar cada valor. Si, por ejemplo, empleamos 3 bits, podremos escribir 23 = 8 valores posibles. Es decir, nuestro rango de valores de la señal analógica deberá dividirse en 8, y asignaremos a cada división los valores 000, 001, 010, etc. hasta llegar a 111. Cuantos más bits empleemos, mejor será la digitalización, al precio de aumentar el volumen de información.
Por otro lado, debe tenerse en cuenta cada cuánto tiempo tomamos valores, o lo que es lo mismo, cuál va a ser la velocidad de muestreo. Cuanto más rápido sea el tiempo de muestreo mejor podremos capturar las posibles variaciones de la señal, pero de nuevo el precio será un mayor volumen de datos. Debe por tanto alcanzarse un compromiso entre reproducir la señal de manera adecuada y manejar un volumen de información no demasiado excesivo. La evolución de la tecnología ha permitido que en los últimos años dispongamos cada vez de forma más habitual de métodos de transmisión y recepción de señales digitales, que rápidamente han reemplazado a los formatos analógicas tradicionales (televisión, radio, fotografía, cine, etc.). En la imagen inferior se muestra un ejemplo de señal analógica (línea gris) digitalizada con 3 bits y muestreo cada dos segundos.
En el gráfico interactivo se muestra una señal analógica variable con el tiempo. Puede elegirse el número de bits para la digitalización (de 3 a 8) así como la velocidad de muestreo. Se muestra la señal digitalizada y el número de bits (o bytes) que sería necesario procesar en cada caso.