Przetwarzanie sygnału analogowego na cyfrowy

1. Wprowadzenie

Sygnał analogowy to ciągła fala, która zmienia się w sposób płynny w czasie. Przykładami są dźwięki rejestrowane przez mikrofon czy obrazy nagrywane przez kamerę analogową. W świecie cyfrowym dane są reprezentowane jako liczby (bity), dlatego sygnał analogowy musi zostać przekonwertowany na postać cyfrową.

Konwersja ta odbywa się w kilku etapach:

1. Próbkowanie – pobranie wartości sygnału w określonych momentach czasu.
2. Kwantyzacja – przypisanie każdej próbce konkretnej wartości numerycznej.
3. Kodowanie – zapisanie wartości w postaci binarnej.

2. Przetwarzanie obrazu analogowego na cyfrowy

2.1. Skanowanie i digitalizacja obrazu

Obraz analogowy może pochodzić z kliszy fotograficznej, telewizora analogowego lub rysunków. Aby przekształcić go na postać cyfrową, można użyć:

• Skanera – przekształca obraz na cyfrową bitmapę, analizując poziomy jasności i kolory.
• Aparatu cyfrowego – rejestruje światło i przekształca je na cyfrowe wartości RGB.
• Oprogramowania OCR – pozwala na przekształcenie skanowanych tekstów w tekst edytowalny.

🔗 Przydatne narzędzia online:

• Photopea – darmowy edytor do konwersji i edycji obrazów.
• Online PNG Tools – narzędzie do konwersji i edycji formatów graficznych.

2.2. Próbkowanie i kwantyzacja obrazu

Każdy obraz cyfrowy składa się z pikseli. Im większa liczba próbek (pikseli) w danym obszarze, tym większa jakość obrazu.

• Rozdzielczość – określa, ile pikseli znajduje się w obrazie (np. 1920x1080).
• Głębia kolorów – liczba bitów przypisanych każdemu pikselowi (np. 8-bitowa = 256 kolorów, 24-bitowa = 16,7 mln kolorów).

Ćwiczenie 1 – Konwersja obrazu do różnych formatów

1. Pobierz dowolny obraz i otwórz go w darmowym edytorze online (np. Photopea).
2. Zapisz go w różnych formatach (PNG, JPEG, BMP) i porównaj jakość oraz rozmiar pliku.
3. Spróbuj zmniejszyć rozdzielczość i sprawdź, jak wpływa to na jakość obrazu.

3. Przetwarzanie dźwięku analogowego na cyfrowy

3.1. Nagrywanie dźwięku i digitalizacja

Aby zamienić dźwięk analogowy na cyfrowy, używa się:

• Mikrofonu – zamienia fale dźwiękowe na sygnał elektryczny.
• Karty dźwiękowej – konwertuje sygnał elektryczny na postać cyfrową.
• Oprogramowania do edycji dźwięku – rejestruje i zapisuje dźwięk w formacie cyfrowym (np. Audacity).

🔗 Przydatne narzędzia:

• Audacity – darmowy edytor do nagrywania i konwersji dźwięku.
• Online Audio Converter – narzędzie do konwersji formatów dźwięku.

3.2. Próbkowanie i kwantyzacja dźwięku

• Próbkowanie – oznacza, jak często pobierana jest wartość amplitudy dźwięku (np. 44,1 kHz oznacza 44 100 próbek na sekundę).
• Głębia bitowa – liczba bitów przypisanych do każdej próbki (np. 16-bit = CD, 24-bit = studio nagrań).
• Format pliku – dźwięk można zapisać jako WAV (bezstratny) lub MP3 (skompresowany).

Ćwiczenie 2 – Nagrywanie i konwersja dźwięku

1. Pobierz Audacity lub użyj darmowego narzędzia online.
2. Nagraj krótką wypowiedź i zapisz ją w formacie WAV.
3. Przekonwertuj plik do MP3 i sprawdź różnicę w jakości i wielkości pliku.

4. Podsumowanie i kluczowe pojęcia

✅ Sygnał analogowy – ciągła fala, która zmienia się w czasie.
✅ Przetwarzanie obrazu – skanowanie, rozdzielczość, kwantyzacja, głębia kolorów.
✅ Przetwarzanie dźwięku – mikrofon, częstotliwość próbkowania, głębia bitowa.
✅ Formaty cyfrowe – obrazy (JPEG, PNG, BMP), dźwięki (WAV, MP3, FLAC).

🔗 Dodatkowe materiały i narzędzia:

• GIMP – darmowy edytor graficzny.
• Squoosh – optymalizacja i kompresja obrazów.
• CloudConvert – konwersja plików audio i graficznych.

Teraz spróbuj samodzielnie przekształcić sygnał analogowy na cyfrowy, korzystając z dostępnych narzędzi! 🎨🎵