# Seinale prozesamendu

Seinale prozesamendua ingeniaritza elektrikoaren azpi arlo bat da non soinu, irudi eta neurketa biologikoen seinalea aztertu, moldatu eta sintetizatzen den. Seinale prozesamendu teknikak transmisioa, biltegiratze efizientzia eta kalitate subjektiboa hobetzeko erabil daitezke, hala nola, seinale baten osagai interesgarriak nabarmendu edo detektatzeko.

## Historia

Alan V. Oppenheim eta Ronald W. Schafterren arabera, XVII. mendeko zenbakizko analisiaren tekniketan aurki daitezke seinale prozesamenduaren printzipioak. Era berean adierazten dute, teknika hauen finketa digitala 1940. eta 1950. urteetako kontrol sistemetan aurki daitekeela.
1948. urtean, Claude Shannon matematikari, ingeniari elektriko eta kriptografoak idatzi zuen "Komunikazioaren teoria matematiko bat" eragin handiko artikulua, Bell System Technical Journal aldizkarian argitaratutakoa. Dokumentu hark informazio komunikazio sistemen garapenerako oinarria finkatu zuen. Ia aldi berean, seinale transmisioaren metodoak azkar garatu ziren, prozesamendu seinaleak deituriko seinale mota berria agertu zen heinean.
Seinale elektronikoen prozesamendua asaldatua izan zen MOSFET (Metal oxido erdieroalezko eremu-efektuko transistore, edo MOS transistore) teknologiagatik, 1959. urtean Mohamed M. Atalla eta Dawon Kahng ingeniariek asmaturikoa. MOS zirkuitu integratuen teknologia lehenengo txip bakarreko mikroprozesadore eta mikrokontroladoreen oinarri izan zen 1970. urteko hamarkadaren hasieran, eta gero 1979. urtean tsip bakarreko lehenengo seinale digitalaren prozesadorea (DSP).

## Kategoria
### Analogiko

Seinale analogikoen prozesamendua digitalizatuak izan ez diren seinaleentzako da. Digitalizatuak izan ez diren seinale horiek irrati, telefono, radar edo telebista sistemetan erabilitakoak dira, hain zuzen ere. Honek zirkuitu elektroniko linealak eta ez linealak bereizi behar direla esan nahi du. Zirkuitu elektroniko linealak dira, adibidez, iragazki pasiboak, iragazki aktiboak, nahasgailu gehigarriak, integratzaileak eta atzerapen lineak. Zirkuitu elektroniko ez linealek konpresoreak hartzen dituzte barne, biderkatzaileak (frekuentzia nahasgailuak eta tentsioarekin kontrolatutako anplifikagailuak), tentsioarekin kontrolatutako iragazkiak, tentsioarekin kontrolatutako osziladoreak eta fasean lotutako begiztak.

### Denboran jarrai

Denboran jarraiak diren seinaleen prozesamendua eremu jarraituko aldaketekin aldatzen diren seinaleentzako da (banako eten puntu batzuk kontuan hartu gabe).
Seinale prozesamendu metodoek barne hartzen dute denbora eremua, maiztasun-espektroa eta maiztasun konplexuaren eremua. Teknologia honek nagusiki analizatzen du denbora linealean aldatzen ez den sistema jarrai baten modelaketa, sistemaren zero egoerako erantzunaren integrala, sistemaren funtzioaren konfigurazioa eta seinale deterministen iragazketa jarraitua denboran.

### Denbora diskretu

Denbora diskretuan eginiko seinaleen prozesamendua lagindutako seinaleentzako da, denboran puntu diskretuetan bakarrik definiturikoak direlarik, eta horrela izanda denboran kuantifikatzen dira, baina ez magnitudean.
Denbora diskretuan eginiko seinaleen prozesamendua laginketa eta atxikipen gailu elektronikoetan oinarrituriko teknologia da, denbora multiplexadore zatitzaile analogikoetan, atzerapen lerro analogikoetan eta berrelikadura analogikoko desplazamendu erregistroetan oinarritutakoa. Teknologia hau aurrekari izan zen seinale digitalen prozesamenduan (beherago ikus daitekeen bezala) eta oraindik erabiltzen da giga-hertzeko seinaleen prozesamendu aurreratuan. Denbora diskretuan eginiko seinalearen prozesamenduaren kontzeptua seinale digitalen prozesamendurako oinarri matematikoa zehazten duen diziplina teorikoa ere da, kuantifikazio errorea kontuan izan gabe.

### Digital

Seinale digitalaren prozesamendua denbora diskretuko seinale digital laginduen prozesamendua da. Prozesamendu hau erabilera orokorreko ordenagailuen bidez edo ASIC bezalako zirkuitu digitalen laguntzaz egiten da, ate programagarrien konponketa eremuan edo seinale digital espezializatuen prozesadoreetan (DSP tsip bezalakoak). Eragiketa aritmetiko tipikoek koma flotatzaileak, balio erreal eta balio konplexuak, biderketak eta gehiketak hartzen dituzte barne. Aurrekoez gain, hardwareak jasan ditzakeen eragiketa ohikoenen barnean erdibideko memoria zirkularrak eta bilaketa taulak daude. Algoritmoen adibide dira Fourierren transformatu azkarra (FFT), bulkada finituko erantzuneko iragazkia (FIR), bulkada infinituko erantzuneko iragazkia (IIR) eta Wiener eta Kalmanen iragazkiak bezalako iragazki moldagarriak.

### Ez lineal

Seinale ez linealen prozesamenduak sistema ez linealek sorturiko seinaleen analisia eta prozesamendua inplikatzen du. Seinale hori denbora, maiztasun edo espazio-denboraren domeinuan egon daiteke. Sistema ez linealek aldaera konplexuak sorrarazi ditzakete, esate baterako, bifurkazioak, anabasa, harmonikoak eta subharmonikoak eta hauek ezin dira metodo linealen bidez analizatu edo ekoitzi.

### Estatistiko

Seinaleen prozesamendu estatistikoak seinaleak prozesu estokastiko moduan tratatzen dituen ikuspuntua da, seinale prozesamendu atazak egiteko bere propietate estatistikoak erabiltzen dituelarik. Seinale prozesamenduan oinarritutako aplikazioetan asko erabiltzen dira teknika estatistiko hauek. Adibidez, irudi bati argazkia ateratzean sortutako zarataren banaketa probabilitatea moldatu daiteke, eta modelo honetan oinarritutako teknikak eraiki zarata hori minimizatzeko lortu nahi den azken irudi baterako.

## Aplikazio eremuak

* Audio seinale prozesamendu - soinuak errepresentatzen dituzten seinale elektrikoentzako, mintzapen edo musika
* Ahots prozesamendu digital - ahozko hizkuntza interpretatu eta prozesatzeko
* Irudien prozesaketa digital - kamera digitaletan, ordenagailuetan eta hainbat irudi sistemetan
* Bideo prozesamendu - mugimenduan dauden irudiak interpretatzeko
* Hari(rik) gabeko komunikazio - Uhin formen sorrera, demodulazioa, iragazketa, ekualizazioa
* Kontrol sistema
* Array prozesamendu - sentsore multzoen seinaleak prozesatzeko
* Tresneria eta prozesu kontrol - seinale anitz erabiltzen dira, korronte begizta barne 4-20 mA industri estandarra
* Sismologia
* Seinale finantzarioen prozesamendu - Seinaleen prozesamendu teknikak erabiliz egindako datu finantzarioen analisia, iragarpenentzako gehienbat
* Ezaugarri erauzketa - ikusmen artifizial eta hizketa-ezagutze
* Kalitate hobekuntza, zarata murrizketa bezalakoa, irudi hobekuntz eta oihartzun deuseztapen
* (Datu-konpresio) audio-konpresioa barne, irudi-konpresio eta bideo-konpresio
* Genomika
Komunikazio sistemetan seinaleen prozesamendua gerta daiteke:
* OSI 1 geruzan zazpi geruzetako modeloan, geruza fisikoa (modulazioa, ekualizazioa, multiplexazioa, etab.)
* OSI 2 geruzan, lotura geruza (interleaving)
* OSI 6 geruzan, aurkezpen geruza (iturri kodifikazioa, analogikotik digitalera bihurtzea eta seinale konpresioa)

## Erabilitako metodo matematikoak

* Ekuazio diferentzial
* Funtzio errekurtsibo
* Transformazio teoria
* Denbora-maiztasun analisia - seinale ez egonkorrak prozesatzeko
* Dentsitate espektralaren kalkulu - serie iragankor baten eduki espektrala mugatzeko
* LTI sistemaren teoria eta transformazioaren teoria
* Seinale polinomikoaren prozesamendu
* Sistemen identifikazio eta klasifikazio
* Kalkulu infinitezimal
* Analisi konplexu
* Bektore espazio eta Aljebra lineal
* Analisi funtzional
* Probabilitate eta prozesu estokastiko
* Seinale detekzio teoria
* Zenbatespen teoria
* Optimizazio
* Analisi numeriko
* Denbora serie
* Datu-meatzaritza

## Erreferentziak

* ↑ Sengupta, Nandini; Sahidullah, Md; Saha, Goutam. (2016-08-01). «Lung sound classification using cepstral-based statistical features» Computers in Biology and Medicine 75: 118–129. doi:10.1016/j.compbiomed.2016.05.013. ISSN 0010-4825. (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ Oppenheim, Alan V., 1937-. (1989). Discrete-time signal processing. Prentice Hall ISBN 0-13-216292-X. PMC 18462815. (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ Oppenheim, Alan V., 1937-. ([1975]). Digital signal processing. Prentice-Hall ISBN 0-13-214635-5. PMC 1031348. (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ «A Mathematical Theory of Communication - CHM Revolution» www.computerhistory.org (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ Fifty Years of Signal Processing. The IEEE Signal Processing Society. 1998.
* ↑ Grant, Duncan A. (Duncan Andrew). (1989). Power MOSFETS : theory and applications. Wiley ISBN 0-471-82867-X. PMC 18629356. (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ «1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated | The Silicon Engine | Computer History Museum» www.computerhistory.org (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ (Ingelesez) «Full Page Reload» IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ «1979: Single Chip Digital Signal Processor Introduced | The Silicon Engine | Computer History Museum» www.computerhistory.org (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ Billings, S. A.. Nonlinear system identification : NARMAX methods in the time, frequency, and spatio-temporal domains. ISBN 978-1-118-53553-0. PMC 841187613. (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).
* ↑ Scharf, Louis L.. (1991). Statistical signal processing : detection, estimation, and time series analysis. Addison-Wesley Pub. Co ISBN 0-201-19038-9. PMC 22109647. (Noiz kontsultatua: 2019-11-22).

## Ikus, gainera

* Audio iragazkia
* Aldakuntza mugatua
* Irudien prozesaketa digitala
* Tarte dinamikoko konpresioa, zirkuitu moztaile eta zarata ate
* Informazioaren teoria
* Erreberberazio

## Kanpo estekak

* Komunikazioetarako seinale prozesamendua - sarean aurki daitekeen dohaineko testu liburua Paolo Prandoni eta Martin Vetterlik idatzia (2008)
* Seinale digitalen prozesamendurako zientzialari eta ingeniarien gida - dohaineko testu liburua Stephen Smithek idatzia
* Parke elektrikoen ezaugarriak determinatzeko seinaleen prozesamendu teknikak
* IEEE seinale prozesamendu elkartea
* Seinale biomedikuen prozesamenduaren laburpena
* IPython koadernoak Pythonentzat seinale prozesamendu liburuarentzat
* Datuak: Q208163
* Multimedia: Signal processing / Q208163