Disciplina Processamento de Mídias e Sinais
(Introdução à Comunicação e Transmissão de Sinais)
Prof. Wagner Santos C. de [email protected]
Curso: Análise e Desenvolvimento de Sistemas
Breve Histórico das Área de Processamento de
Sinais
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Breve Histórico
• Microeletrônica;• Digitalização e Telecomunicações;• Pesquisa Aeroespacial;• Microprocessador;• Crescimento atualização Software;• Desenvolvimento das Técnicas de
Inteligência Artificial3
Conceito de Processamento
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Processamento
Atividade realiza em um ou vários,elementos, para obtenção, de umresultado.
22 bac +=ab c
Conceito de Mídia
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Mídia
Conjunto dos diversos meios de comunicação, com afinalidade de transmitir informações e conteúdos variados.
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Áreas de Aplicação SProcessamento de Sinais Digitais
• Engenharia Elétrica;• Engenharia de Telecomunicações• Engenharia da Computação• Ciência da Computação• Engenharia Mecânica• Engenharia Biomédica• Engenharia Aeroespacial• Engenharia de Alimentos• Engenharia Nuclear
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Aplicações Práticas
• Processamento de voz;• Áudio;• Imagem;• Vídeo;• Automação;• Controle de processos;• Robótica;
• Visão Computacional;• Meteorologia;• Finanças;• Economia;• Sistemas Embarcados;• Instrumentação
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Introdução ao Conceito de
Sistema
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Sistema
Conjunto de entidades distintas,trabalhando em harmoniareciproca.
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Exemplo de Sistema
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Dispositivo Roteador
Características de um Sistema
• Função: razão pela qual o sistema deve ser implementado.
• Variáveis: que armazenam as informações manipuladaspelos elementos.
• Elementos: Interagem, trocando informação, para cumpriro objetivo do sistema.
• Conexão: Possibilita a comunicação entre os elementos.
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Introdução à Comunicação de
Dados
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Comunicação de Dados
Vem a ser a área da Ciência da Computação que aborda acomunicação entre computadores (sistemascomputacionais) e os diferentes dispositivos quefuncionam em um meio de transmissão incomum.
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Atores da Comunicação de Dados
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Emissor Receptor
Meio
AR
XXXXX YYYY
Transmissão de SinaisO conceito de comunicação, em telecomunicações, pode serentendido como o transporte da informação de um lugar paraoutro, da origem ao destino.
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XXXXX YYYY
Transmissão de Sinais
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XXXXXYYYY
FONTETRANSMISSORMEIO + RUÍDORECEPTORDESTINO
Conceito de Campo
Eletromagnética
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Definição de Eletromagnetismo
O campo magnético pode ser definido tomandocomo base os campos elétricos e gravitacionais,que determinam as modificações no espaço emrazão da presença de cargas elétricas ou demassa.
20https://www.youtube.com/watch?v=axud8v0ThqU&t=300s
Conceito de Sinais
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Definição de Sinal
Sinal vem a ser uma entidade que transporta uma informação.
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Onda
Conceito de Onda
Vem a ser, o resultado, dequalquer perturbação, nomeio.
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Visão matemática de Sinal
Variável dependente de uma oumais variáveis independentes:
Exemplo: w = f(x,y)
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Característica Física do Sinal
Um sinal nada mais é dos queuma grandeza Física.
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Processamento de Sinais (PS)
Consiste na análise e/ou modificação de sinais, utilizandoteoria fundamental, aplicações e algoritmos, de forma aextrair informações dos mesmos e/ou torná-los maisapropriados para alguma aplicação específica.
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Espectro de freqüência de arquivo desom padrão WAV, reprodução deexplosão.
Tipos de Sinais de acordo com o número
de variáveis
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• Unidimensional: Ex. Audio = f(t)
• Bidimensional: Ex. Imagem = f(x,y)
• Tridimensional: Ex. Video = f(x,y,t)
• Multidimensional: Tomografia = f(v1, v2, v3, ... vn, t)
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Variável Qualitativa
São aquelas que se baseiam em qualidades e nãopodem ser mensuradas numericamente. Umavariável é qualitativa quando seus possíveisvalores são categorias.
Escala Ordinal: São aquelas que podem sercolocadas em ordem, mas não é possívelquantificar a diferença entre os resultados, porexemplo, a classe social (A, B, C, D, ou E).
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Escala Nominal: São aquelas que não podem serhierarquizadas ou ordenadas, não tem nenhuma ordem devariações, comparadas apenas por igualdade oudiferença, como a cor dos olhos, o local de nascimento,sexo, carreira, região onde mora.
Escala Intervalar: É possível quantificar as diferençasentre as medidas, mas não há um ponto zero absoluto,como quando é dado a mínima e máxima temperatura.
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Variável Quantitativa
São aquelas que são numericamente mensuráveis, ou seja,que seus possíveis valores podem ser numéricos ou decontagem.
Estas ainda se subdividem em:Variável Quantitativa Discreta: o conjunto de resultadospossíveis pode ser finito ou enumerável. Exemplo: número defilhos, alunos numa escola.
Variável Quantitativa Contínua: os valores formam umintervalo ou união de números reais. Exemplo: peso, massa,altura, pressão sistólica, nível de açúcar no sangue.
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Área de Aplicação do Processamento de
Sinais
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Campos de aplicação do processamento de sinal
• Processamento de áudio - para sinais elétricos que representam sons, comofala e musica.
• Processamento de fala - para processar e interpretar palavras faladas.• Processamento de imagem - para processamento em câmeras digitais,
computadores e vários outros sistemas de imagem.• Processamento de vídeo - para interpretar imagens em movimento, como
vídeos e imagens animadas.• Comunicações sem fio - geração de frequência de ondas, demodulação,
filtragem, e equalização do sinal sem fio.• Sistemas de controle – Dispositivos que controlam outros dispositivos.• Sismologia - é o estudo das ondas sísmicas, que também podem ser
chamadas de ondas de choque.• Processamento de finanças - para analisar dados financeiros, especialmente
para propósitos de prever futuros acontecimentos.
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Definição de telemática
Conjuntos de serviços informatizadosfornecidos por intermédio de uma redede Telecomunicações.
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Ciência que trata da transmissão, alonga distância, de informaçãocomputadorizada.
Exemplo Telemática
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Tipos de transmissão de Sinais
• Ondas eletromagnéticas; luz(3x105 Km/s)• Transmissão por rádio (propagada por
uma antena);• Microondas (Transmissão via satélite);• Fibras ópticas (variação de luz altíssimas
velocidades);
Tipos Sinais
•Analógicos•Digitais
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Tipos de Sinais de acordo com tipo de variáveis
• Sinal analógico: Todas as variáveis são continuas.
• Sinal amostrado :Discretização das variáveisindependentes (amostragem).
• Sinal quantizado: Discretização da variável dependente(quantização).
• Sinal digital: Todas as variáveis são discretas(amostragem + quantização).
• Sinal amostrado e sinal digital: conjunto ordenado devalores numéricos (sequencia numérica). 38
Conceito de Função Periódica
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ConceitoUma função diz-se periódica se, se repete, ao longo davariável independente com um determinado períodoconstante.
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Quando se observam fenômenos que se repetemperiodicamente , como :
• Dia;• Movimento do Sol;• Estações do ano;• Ordenação das folhas em uma planta;• Programas de Computador
Corrente Elétrica Continua
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(Constante ou Pulsada)
Corrente continuaCorrente contínua (CC ou DC) é o fluxoordenado de elétrons sempre em uma únicadireção.
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Tipo de corrente continua
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A CC é considerada constante quando sua intensidade esentido não são alterados com o passar do tempo.
Exemplo:
Pilhas e Baterias.
Correntes contínuas pulsantes: A corrente tem seu sentidoconstante, porém o fluxo de elétrons no interior do fio secomporta como pulsos, fazendo com que a intensidade passepor variações no decorrer do tempo.
Exemplo:
(Diodos, Transistores), usada e transformadores.
Aplicação prática da corrente contínua
• Computadores;• Modems;• Hubs;• Switches;• Roteadores;• Mouses;• Teclados;
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Corrente Pulsada
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Corrente Elétrica Alternada
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Gerando Corrente Alternada
É uma corrente elétrica cujo sentido varia notempo, ao contrário da correntecontínua cujo sentido permanece constanteao longo do tempo.
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Parâmetros de Onda em Corrente
Elétrica
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Parâmetros de Onda
• Frequência• Amplitude• Potência• Comprimento Onda
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Sinal analógico
Amplitude
Ciclo = Comprimento de onda λ
T= Tempo de duração do ciclo 360ºPeríodo
λ
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CaboModem
Rede
Telefônica
Cabo
Modem
Linha Telefônica privada
Sinal digital
Processo de Modulação e Demodulação
Sinal analógico modulado com sinal digital
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