Representación de textos, sonidos, imágenes y números
Sofía le manda a su curso por WhatsApp una foto, una nota de voz y un mensaje de texto. Para el celular, los tres son lo mismo: secuencias de ceros y unos. ¿Cómo se guarda una letra, una foto o un sonido con solo dos símbolos, y cuánto espacio ocupan? Lo resolveremos paso a paso.
Bits y bytes
Un computador trabaja con circuitos que tienen dos estados: pasa corriente o no pasa. Cada estado se anota como 0 o 1.
Con 1 bit hay 2 posibilidades. Cada bit que agregas duplica las combinaciones: 2 bits dan $2 \cdot 2 = 4$, 3 bits dan 8, y así sucesivamente.
Por qué: cada bit nuevo se combina con todas las combinaciones anteriores, una vez con 0 y otra con 1.
| Bits | 1 | 2 | 3 | 4 | 8 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Valores | 2 | 4 | 8 | 16 | 256 | 65.536 |
Para medir cantidades grandes: 1 KB = 1.000 B, 1 MB = 1.000 KB = 1.000.000 B, 1 GB = 1.000 MB. (A veces se usa 1.024 en vez de 1.000; en esta página usamos 1.000.)
Define con tus palabras los conceptos de bit* y de byte*. Luego indica cuántos valores distintos se pueden representar con un byte de 8 bits y escribe la potencia de 2…
Define con tus palabras los conceptos de bit y de byte. Luego indica cuántos valores distintos se pueden representar con un byte de 8 bits y escribe la potencia de 2 que justifica tu respuesta.
Números en binario
En el sistema decimal cada posición vale una potencia de 10. En binario, cada posición vale una potencia de 2, contando desde la derecha.
Convierte el número binario $1011$ a su representación en el sistema decimal. Escribe el desarrollo, indicando el valor posicional de cada bit.
Convierte el número binario $1011$ a su representación en el sistema decimal. Escribe el desarrollo, indicando el valor posicional de cada bit.
Textos: códigos de caracteres
Un computador solo guarda números, así que se acuerda un código: una tabla que asigna un número a cada carácter. El más conocido es ASCII: «A» = 65, «B» = 66, «C» = 67… Las letras vienen en orden, por eso son consecutivas.
Así, «D» es $65 + 3 = 68$. Las minúsculas tienen otra serie: «a» = 97, y también son consecutivas.
Cada carácter ASCII se guarda en un byte, es decir, 8 bits.
El código ASCII asigna un número a cada carácter. En ese código, la letra mayúscula «A» corresponde al número 65 en decimal, y las letras mayúsculas siguientes tienen…
El código ASCII asigna un número a cada carácter. En ese código, la letra mayúscula «A» corresponde al número 65 en decimal, y las letras mayúsculas siguientes tienen números consecutivos. Explica con tus palabras para qué sirve un código como ASCII y determina qué número corresponde a la letra «D».
En ASCII, la letra «H» tiene el código decimal 72 y la letra «i» tiene el código decimal 105. Representa la palabra «Hi» como una secuencia de bytes, escribiendo el…
En ASCII, la letra «H» tiene el código decimal 72 y la letra «i» tiene el código decimal 105. Representa la palabra «Hi» como una secuencia de bytes, escribiendo el código de cada carácter en decimal y en binario de 8 bits. Explica además cuántos bits en total ocupa la palabra.
Imágenes: una cuadrícula de píxeles
Una imagen digital es una cuadrícula de píxeles. Cada píxel guarda un número que indica su color o su tono.
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Blanco y negro: 1 bit por píxel (0 = negro, 1 = blanco).
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Escala de grises: 8 bits por píxel, $2^8 = 256$ tonos.
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Color RGB: 24 bits por píxel, 8 para rojo, 8 para verde y 8 para azul.
Por qué: hay tantos píxeles como $\text{ancho} \cdot \text{alto}$, y cada uno gasta los mismos bits.
Compresión. Los formatos como JPG o PNG reducen el tamaño buscando patrones repetidos. Ventaja: el archivo pesa mucho menos y se envía rápido. Desventaja posible: algunos formatos (como JPG) descartan detalles y la calidad baja.
Un ícono de una aplicación es una imagen de $8 \times 8$ píxeles. Primero se guarda en blanco y negro, con 1 bit por píxel. Después se guarda en escala de grises con 256…
Un ícono de una aplicación es una imagen de $8 \times 8$ píxeles. Primero se guarda en blanco y negro, con 1 bit por píxel. Después se guarda en escala de grises con 256 niveles posibles por píxel.
- a) Calcula cuántos bits ocupa la imagen en cada caso.
- b) Expresa ambos resultados en bytes.
- c) Explica por qué la segunda versión necesita más espacio que la primera.
Una fotografía tiene una resolución de $1.920 \times 1.080$ píxeles. Se guarda sin comprimir en color RGB, con 24 bits por píxel (8 bits para cada canal: rojo, verde y…
Una fotografía tiene una resolución de $1.920 \times 1.080$ píxeles. Se guarda sin comprimir en color RGB, con 24 bits por píxel (8 bits para cada canal: rojo, verde y azul).
- a) Calcula su tamaño en bytes y en megabytes (considera $1\text{ MB} = 1.000.000$ bytes).
- b) Calcula el tamaño de la misma imagen en escala de grises de 8 bits por píxel y compara ambos valores.
- c) Argumenta por qué en la práctica se comprimen las imágenes antes de enviarlas por internet, y menciona una desventaja posible de comprimir.
Sonidos: muestreo
El sonido es una onda continua. Para guardarlo, el computador la muestrea: mide la altura de la onda muchas veces por segundo y anota cada medida como un número.
Dos datos definen la calidad:
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Frecuencia de muestreo: muestras por segundo (Hz).
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Bits por muestra: con cuántos bits se guarda cada medida.
Por qué: se guarda una muestra por cada instante medido, y en estéreo hay una por cada canal.
Más muestras por segundo y más bits por muestra dan un sonido más fiel, pero un archivo más grande.
Isidora graba una nota de voz de 10 segundos en un solo canal (mono). El computador toma 8.000 muestras por segundo y guarda cada muestra con 8 bits. a) Calcula cuántos…
Isidora graba una nota de voz de 10 segundos en un solo canal (mono). El computador toma 8.000 muestras por segundo y guarda cada muestra con 8 bits.
- a) Calcula cuántos bytes ocupa la grabación sin comprimir.
- b) Explica qué significa «muestrear» una onda de sonido.
- c) Describe qué ocurriría con la fidelidad del sonido y con el tamaño del archivo si se duplicara el número de muestras por segundo.
Un estudio digitaliza una canción de 3 minutos de dos maneras. En la opción A usa 44.100 muestras por segundo, 16 bits por muestra y dos canales (estéreo). En la opción…
Un estudio digitaliza una canción de 3 minutos de dos maneras. En la opción A usa 44.100 muestras por segundo, 16 bits por muestra y dos canales (estéreo). En la opción B usa 8.000 muestras por segundo, 8 bits por muestra y un solo canal.
- a) Calcula el tamaño en bytes de cada archivo sin comprimir.
- b) Calcula cuántas veces mayor es la opción A que la B.
- c) Analiza qué se gana y qué se pierde con cada opción, y recomienda una para guardar una entrevista hablada y otra para guardar música. Justifica.
Vuelve al principio: la foto, la nota de voz y el mensaje de Sofía son bytes. El texto guarda un código por carácter, la foto un número por píxel y el audio una medida por muestra. Su peso sale de multiplicar cuántos datos hay por cuántos bits ocupa cada uno.