Processo de digitalização

A digitalização é um processo que permite obter as sequências binárias através da transformação do sinal analógico num sinal digital. Este processo pode ser efectuado de várias formas. A técnica mais comum designa-se por PCM (Pulse Code Modulation) e processa-se em duas fases:
1. Amostragem – corresponde à retenção de um conjunto finito ou discreto de valores assumidos pelo sinal analógico realizado em intervalos de tempo e/ou de espaço regulares e produz um sinal designado de amostrado.
2. Quantificação – processo pelo qual o sinal amostrado é convertido num outro sinal: o sinal quantificado. Este novo sinal assume apenas um determinado número de valores e pode ser codificado em binário. A codificação é um processo que toma cada valor resultante da quantificação e lhe associa um grupo de bits também designado de código que transforma o sinal quantificado no sinal digital final.

Amostragem

A amostragem baseia-se na retenção de um conjunto de valores discretos a partir da gama contínua de valores assumidos pelo sinal analógico.

A periodicidade com que se amostra o sinal analógico deve ser constante, isto é, os valores analógico devem ser capturados em intervalos de tempo (Ta) e/ou de espaço regulares. Outra forma de mostrar o período de amostragem é indicando a frequência com que se amostra o sinal, ou seja, número de vezes por segundo que se retém uma amostra do sinal – frequência de amostragem (fa). A relação entre ambos é dada por: fa = 1/Ta.


Outra forma de exprimir o período deste sinal é referir o número de vezes por segundo que um dado valor do sinal se repete, ou a frequência com que o sinal volta a assumir um valor idêntico – número de ciclos por segundo.

Quantificação

A quantificação é o segundo passo da digitalização e consiste num processo de conversão de um sinal amostrado num outro sinal que apenas pode assumir um número limitado de valores – o sinal quantificado.

Na figura acima apresentada, os círculos cinzentos os valores que amostrados do sinal analógico original e os círculos negros os valores que resultam da quantificação. Assim, o objectivo da quantificação é o de restringir o numero de valores que o sinal digital poderá tomar por forma a reduzir o espaço de armazenamento em Bytes que o sinal digital irá ocupar.
A alternativa para a quantificação consiste na quantificação linear onde se definem, sobre a gama de amplitude do sinal amostrado, tantos intervalos quanto o numero de valores que se irá dispor para quantificar as amostras (linhas tracejadas).


Codificação

Na sequência da quantificação, a codificação consiste em associar um grupo de dígitos binários, designado por palavra de código ou simplesmente código, a cada um dos valores quantificados. Este processo gera uma sequência de códigos binários, designada por sinal digital, e que corresponde ao sinal analógico original.

Uma forma alternativa de codificação consiste na associação de um código binário a cada um dos níveis de quantificação e a cada valor do sinal quantificado como apresentado no gráfico acima. O traço contínuo não corresponde fielmente ao sinal analógico original (linha tracejada). Assim, a digitalização conduziu à uma perda de informação, evidente na altura da conversão do sinal digital num sinal analógico.

Fonte: Ribeiro, Nuno. Multimédia e Tecnologias Interctivas. 3ª Edição. FCA – Editora de Informática, Lda. 2007.