ശാസ്ത്രലോകം - അനലോഗും ഡിജിറ്റലും
URL:http://sasthralokam.blogspot.com/2006/06/blog-post_21.html | Published: 6/22/2006 9:25 AM |
Author: seeyes |
തീവ്രപരിചരണമുറിയില് രോഗിയുടെ താപനില അളക്കുന്ന ഡോക്ടര്. അദ്ദേഹത്തിന് പുറത്തു നില്ക്കുന്ന നഴ്സിന് വിവിരം കൈമാറണം. മുറിയിലേക്ക് പേനയോ പെന്സിലോ മറ്റുപകരണങ്ങളൊ കടത്താന് അനുവദിച്ചിട്ടില്ല. എങ്ങനെ ആശയ വിനിമയം സാധ്യമാകും?
അവര്ക്ക് ഇങ്ങനെ ഒരു മുന്ധാരണയിലെത്താം. അതായത്, താപനില 1 ഡിഗ്രി കൂടിയാല് ഡോക്ടര് ഒരു സെന്റിമീറ്റര് കാലുപൊക്കും. രണ്ടു ഡിഗ്രി കൂടിയാല് രണ്ടു സെന്റിമീറ്റര് കാലുപൊക്കും. അങ്ങനെ 10 ഡിഗ്രി കൂടിയാല് 10 സെന്റിമീറ്റര് കാലുപൊക്കും. നഴ്സ് അത് യഥാക്രമം 1, 2,.....10 ഡിഗ്രി എന്ന് രേഖപ്പെടുത്തും. ഇവിടെ ആശയവിനിമയം നടക്കുന്നത് അനലോഗായാണ്. അളക്കപ്പെടുന്ന സംഭവത്തിന് ആനുപാതികമായ തീവ്രതയോടെ അത് വിനിമയം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
ഇവിടെ ഒരു പ്രശ്നമുണ്ട്. ഡോക്ടറെ കൊതുക് കടിച്ചാല് അദ്ദേഹം ചിലപ്പോള് 2 സെ. മി. കാലുപൊക്കിയെന്നിരിക്കും. ശ്വാസം വിടുമ്പോള് 1 സെ. മീ. കാലു പൊക്കിയെന്നിരിക്കും. ഇങ്ങനെ ആവശ്യമില്ലാതെ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന സിഗ്നലിനെ ആണ് നോയിസ് എന്നു പറയുന്നത്. ഇതിനെ യഥാര്ത്ഥ താപനില വിനിമയവുമായി വേര്തിരിച്ചറിയാന് നഴ്സിന് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.
വേറൊരു പ്രശ്നം ഉയര്ന്ന താപനിലയിലെത്തുമ്പോളാണ്. ഡോക്ടറുടെ കാല് ഒരു 8 സെ. മി. വരെയേ നേരേ ചൊവ്വേ പൊങ്ങുകയുള്ളു. പിന്നെ ഒക്കെ കണക്കാണ്. അതായത് അദ്ദേഹം 10 ഡിഗ്രി അളന്നാലും കാല് പൊങ്ങാനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട് കൊണ്ട് നഴ്സ് ചിലപ്പോള് 9 ഡിഗ്രിയേ രേഖപ്പെടുത്തുകയുള്ളു.
ഈ പ്രശ്നങ്ങള്ക്കൊരു പരിഹാരം ഡിജിറ്റലായി ആശയവിനിമയം ചെയ്യുകയാണ്. കഴിഞ്ഞ ലേഖനത്തില് 8 വിളക്കുകളെ 256 വിവിധ രീതിയില് തെളിച്ചും കെടുത്തിയും കാണിക്കാം എന്നു കണ്ടു. അതായത് 8 ബിറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് 256 താപനിലകള് വിനിമയം ചെയ്യാം. ഇവിടെ വെറും പത്ത് താപനിലകളേ അളക്കുന്നുള്ളു (1, 2, ....10). അതിനാല് 4 ബിറ്റില് ആശയവിനിമയം നടത്തിയാലും മതി (നാലു വിളക്കുകളെ 16 രീതിയില് കാണിക്കാം). അതിനര്ത്ഥം ഓരോ അളവെടുപ്പിനു ശേഷവും ഡോക്ടര് നാലു തവണ കാലു പൊക്കണം എന്നാണ്.
ഉദാഹരണത്തിന് അദ്ദേഹം നാലുതവണ 4 സെ.മി. കാലുപൊക്കിയാല് നഴ്സ് 0 0 0 0 എന്നു രേഖപ്പെടുത്തും. ഇത് നാലു വിളക്കും കെട്ടതിനു തുല്യമാണ്. അദ്ദേഹം നാലുതവണ 8 സെ. മി. കാലു പൊക്കിയാല് നഴ്സ് 1 1 1 1 എന്നു രേഖപ്പെടുത്തും. ഇത് നാലു വിളക്കും തെളിഞ്ഞതിനു തുല്യമാണ്. ഇനി ഇതിനെ താപനിലയിലേക്ക് മൊഴിമാറ്റം ചെയ്യാന് ഒരു മുന്ധാരണ ആവശ്യമാണ്.
ഉദാ
0 0 0 0 = 0 ഡിഗ്രി
1 0 0 0 = 1 ഡിഗ്രി
0 1 0 0 = 2 ഡിഗ്രി
...
1 1 1 1 = 10 ഡിഗ്രി
ഈ മൊഴിമാറ്റത്തിനെ ആണ് digital to analog conversion എന്നു പറയുന്നത്. ഡോക്ടറാകട്ടെ analog to digital conversion ഉം ചെയ്തു.
ഇവിടെ 0 ക്ക് നാലു സെ. മി. ഉം 1 ന് എട്ട് സെ. മി ഉം തെരെഞ്ഞെടുത്തത് ബുദ്ധിപൂര്വ്വമാണ്. നാലു സെ. മി നോയിസിനു മുകളിലാണ്, എട്ടു സെ. മി. ഡൊക്ടര്ക്ക് വേദനാജനകവുമല്ല. പക്ഷെ ഒരു കുഴപ്പമുണ്ട്. കുറച്ചു കഴിഞ്ഞപ്പോള് ഡോക്ടര്ക്ക് കാലു കഴച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ കാല് ഒരു മൂന്ന് സെ. മി. ഒക്കെയേ പൊങ്ങുകയുള്ളു. ഈ അവസരത്തില് ഡിജിറ്റല് ആശയവിനിമയം അസാധ്യമാകും. അനലോഗായിരുന്നെങ്കില് 3 ഡിഗ്രിയുടെ താപനിലവരെ എങ്കിലും അറിയിക്കാമായിരുന്നു. ഈ കുഴപ്പം കൊണ്ടാണ് ഡിജിറ്റല് സെല്ഫോണുകള്ക്ക് പരിധി കുറവാണെന്നു പറയുന്നത്. സംസാരിക്കുമ്പോള് വ്യക്തമായി സംസാരിക്കാം. പറ്റില്ലെങ്കില് ഒട്ടും പറ്റില്ല. അനലോഗായിരുന്നെങ്കില് കുറച്ച് എരപ്പിനിടെയിലെങ്കിലും സംസാരിക്കാമായിരുന്നു.
അനലോഗ് വിദ്യ നേരേ വാ നേരേ പോ എന്നായതു കൊണ്ട് ഇടക്ക് നിന്ന് ഒരാള്ക്ക് സംഭാഷണം ചോര്ത്താന് എളുപ്പമാണ്. ഡിജിറ്റല് വിദ്യകള്, മുന്ധാരണകള് ആവശ്യമായതു കാരണം കൂടുതല് സുരക്ഷിതമാണ്.
നിത്യജീവിതത്തില് അനലോഗില് നിന്ന് രക്ഷപെടാന് പറ്റുമോ? ഒട്ടും പറ്റില്ല. നാം സംസാരിക്കുന്നതും, പാട്ടു പാടുന്നതും, പടം വരക്കുന്നതുമെല്ലാം അനലോഗായാണ്. ഇതിനെ ഡിജിറ്റലായി മാറ്റി ശേഖരിച്ചു വക്കുകയോ വിനിമയം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യാം എന്നു മാത്രം.
ഒരു അനലോഗ് സിഗ്നലിനെ ഡിജിറ്റലാക്കാന് അതിനെ ആദ്യം മുറിക്കണം. ഉദാഹരണത്തിന് 10 ഡിഗ്രി വരെ ഉള്ള താപവ്യതിയാനത്തെ ഡോക്ടര് 1 ഡിഗ്രി, 2 ഡിഗ്രി എന്നിങ്ങനെ പത്തു കഷണങ്ങളായി മുറിച്ചു. എന്നിട്ട് ഓരോ കഷണത്തിനെയും 4 ബിറ്റില് ഡിജിറ്റലാക്കി. അദ്ദേഹത്തിന് വേണമെങ്കില് അതിനെ 1.1, 1.2, 1.3 എന്നിങ്ങനെ നൂറ് കഷണങ്ങളാക്കാമായിരുന്നു. അല്ലെങ്കില് 1.01, 1.02 എന്നിങ്ങനെ ആയിരം കഷണങ്ങളാക്കാമായിരുന്നു. പക്ഷെ, 1.1 ഡിഗ്രിയും 1 ഡിഗ്രിയും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം രോഗനിര്ണ്ണയത്തില് വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നില്ല.
നിങ്ങളുടെ വീട്ടിലേക്കു കയറാന് 1 മീറ്റര് നീളമുള്ള ഒരു കുന്നുണ്ട്. അതിനെ മുറിച്ച് പടികളാക്കണം. വേണമെങ്കില് 50 സെ. മി. ഉള്ള രണ്ടു പടികളാക്കാം. അല്ലെങ്കില് 25 സെ. മി. ഉള്ള നാലു പടികളാക്കാം. അങ്ങനെ നോക്കിയാല് അനന്തമായ പടികളാണ് കുന്ന് എന്നു കാണാം. യേശുദാസിന്റെ ഒരു 'സാ' തന്നെ വേണമെങ്കില് അനന്തമായി മുറിച്ച് ലോകത്തിലെ കമ്പ്യൂട്ടറുകള് മുഴുവന് നിറക്കാം. പക്ഷേ അതിന്റെ ആവശ്യമില്ലെന്നുള്ളതാണ് സത്യം. നമ്മുടെ തലച്ചോറിന്റെയും ചെവിയുടെയും പരിമിതികള് വച്ച് 1 kb 'സാ' യും 1 gb 'സാ' യും തിരിച്ചറിയാന് പറ്റിയെന്ന് വരില്ല. ഇങ്ങനെ അനലോഗ് സിഗ്നലിനെ എത്രയായി മുറിക്കണമെന്നുള്ളതാണ് sampling rate കൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്.
കുന്നിനെ മുറിച്ച് പടികളാക്കുമ്പോള് മണ്ണ് നഷ്ടപ്പെട്ടു പോകുന്നു. പടികളുടെ എണ്ണം കുറയും തോറും നഷ്ടപ്പെടുന്ന മണ്ണും കൂടും. അനലോഗിനെ മുറിച്ച് ഡിജിറ്റലാക്കുമ്പോള് തനിമ നഷ്ടപ്പെടുന്നുണ്ടെന്നുള്ളതാണ് സത്യം. പക്ഷെ ശബ്ദത്തിന്റെ കാര്യത്തില് ഇപ്പോള് ഉപയോഗിക്കുന്ന sampling rate -ല് അത് നമുക്ക് തിരിച്ചറിയാനാവില്ലെന്നു പറയപ്പെടുന്നു. ഒരു പക്ഷെ സുബ്ബലക്ഷ്മിയെ പോലുള്ളവര് പത്തു പതിനഞ്ചു വര്ഷം കൊണ്ട് സാധകം ചെയ്തെടുത്ത ഒരു ഗമകമൊക്കെ അനലോഗ് ഡിജിറ്റല് രൂപാന്തരീകരണത്തില് നഷ്ടപ്പെടുന്നുണ്ടായിരിക്കാം. നമ്മളുപയോഗിക്കുന്ന അവസാനത്തെ അനലോഗ് ശബ്ദശേഖരണി ആയിരിക്കാം ടേപ്പ് റിക്കോര്ഡര്. കളയാതെ സൂക്ഷിക്കാം.
അവര്ക്ക് ഇങ്ങനെ ഒരു മുന്ധാരണയിലെത്താം. അതായത്, താപനില 1 ഡിഗ്രി കൂടിയാല് ഡോക്ടര് ഒരു സെന്റിമീറ്റര് കാലുപൊക്കും. രണ്ടു ഡിഗ്രി കൂടിയാല് രണ്ടു സെന്റിമീറ്റര് കാലുപൊക്കും. അങ്ങനെ 10 ഡിഗ്രി കൂടിയാല് 10 സെന്റിമീറ്റര് കാലുപൊക്കും. നഴ്സ് അത് യഥാക്രമം 1, 2,.....10 ഡിഗ്രി എന്ന് രേഖപ്പെടുത്തും. ഇവിടെ ആശയവിനിമയം നടക്കുന്നത് അനലോഗായാണ്. അളക്കപ്പെടുന്ന സംഭവത്തിന് ആനുപാതികമായ തീവ്രതയോടെ അത് വിനിമയം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
ഇവിടെ ഒരു പ്രശ്നമുണ്ട്. ഡോക്ടറെ കൊതുക് കടിച്ചാല് അദ്ദേഹം ചിലപ്പോള് 2 സെ. മി. കാലുപൊക്കിയെന്നിരിക്കും. ശ്വാസം വിടുമ്പോള് 1 സെ. മീ. കാലു പൊക്കിയെന്നിരിക്കും. ഇങ്ങനെ ആവശ്യമില്ലാതെ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന സിഗ്നലിനെ ആണ് നോയിസ് എന്നു പറയുന്നത്. ഇതിനെ യഥാര്ത്ഥ താപനില വിനിമയവുമായി വേര്തിരിച്ചറിയാന് നഴ്സിന് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.
വേറൊരു പ്രശ്നം ഉയര്ന്ന താപനിലയിലെത്തുമ്പോളാണ്. ഡോക്ടറുടെ കാല് ഒരു 8 സെ. മി. വരെയേ നേരേ ചൊവ്വേ പൊങ്ങുകയുള്ളു. പിന്നെ ഒക്കെ കണക്കാണ്. അതായത് അദ്ദേഹം 10 ഡിഗ്രി അളന്നാലും കാല് പൊങ്ങാനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട് കൊണ്ട് നഴ്സ് ചിലപ്പോള് 9 ഡിഗ്രിയേ രേഖപ്പെടുത്തുകയുള്ളു.
ഈ പ്രശ്നങ്ങള്ക്കൊരു പരിഹാരം ഡിജിറ്റലായി ആശയവിനിമയം ചെയ്യുകയാണ്. കഴിഞ്ഞ ലേഖനത്തില് 8 വിളക്കുകളെ 256 വിവിധ രീതിയില് തെളിച്ചും കെടുത്തിയും കാണിക്കാം എന്നു കണ്ടു. അതായത് 8 ബിറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് 256 താപനിലകള് വിനിമയം ചെയ്യാം. ഇവിടെ വെറും പത്ത് താപനിലകളേ അളക്കുന്നുള്ളു (1, 2, ....10). അതിനാല് 4 ബിറ്റില് ആശയവിനിമയം നടത്തിയാലും മതി (നാലു വിളക്കുകളെ 16 രീതിയില് കാണിക്കാം). അതിനര്ത്ഥം ഓരോ അളവെടുപ്പിനു ശേഷവും ഡോക്ടര് നാലു തവണ കാലു പൊക്കണം എന്നാണ്.
ഉദാഹരണത്തിന് അദ്ദേഹം നാലുതവണ 4 സെ.മി. കാലുപൊക്കിയാല് നഴ്സ് 0 0 0 0 എന്നു രേഖപ്പെടുത്തും. ഇത് നാലു വിളക്കും കെട്ടതിനു തുല്യമാണ്. അദ്ദേഹം നാലുതവണ 8 സെ. മി. കാലു പൊക്കിയാല് നഴ്സ് 1 1 1 1 എന്നു രേഖപ്പെടുത്തും. ഇത് നാലു വിളക്കും തെളിഞ്ഞതിനു തുല്യമാണ്. ഇനി ഇതിനെ താപനിലയിലേക്ക് മൊഴിമാറ്റം ചെയ്യാന് ഒരു മുന്ധാരണ ആവശ്യമാണ്.
ഉദാ
0 0 0 0 = 0 ഡിഗ്രി
1 0 0 0 = 1 ഡിഗ്രി
0 1 0 0 = 2 ഡിഗ്രി
...
1 1 1 1 = 10 ഡിഗ്രി
ഈ മൊഴിമാറ്റത്തിനെ ആണ് digital to analog conversion എന്നു പറയുന്നത്. ഡോക്ടറാകട്ടെ analog to digital conversion ഉം ചെയ്തു.
ഇവിടെ 0 ക്ക് നാലു സെ. മി. ഉം 1 ന് എട്ട് സെ. മി ഉം തെരെഞ്ഞെടുത്തത് ബുദ്ധിപൂര്വ്വമാണ്. നാലു സെ. മി നോയിസിനു മുകളിലാണ്, എട്ടു സെ. മി. ഡൊക്ടര്ക്ക് വേദനാജനകവുമല്ല. പക്ഷെ ഒരു കുഴപ്പമുണ്ട്. കുറച്ചു കഴിഞ്ഞപ്പോള് ഡോക്ടര്ക്ക് കാലു കഴച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ കാല് ഒരു മൂന്ന് സെ. മി. ഒക്കെയേ പൊങ്ങുകയുള്ളു. ഈ അവസരത്തില് ഡിജിറ്റല് ആശയവിനിമയം അസാധ്യമാകും. അനലോഗായിരുന്നെങ്കില് 3 ഡിഗ്രിയുടെ താപനിലവരെ എങ്കിലും അറിയിക്കാമായിരുന്നു. ഈ കുഴപ്പം കൊണ്ടാണ് ഡിജിറ്റല് സെല്ഫോണുകള്ക്ക് പരിധി കുറവാണെന്നു പറയുന്നത്. സംസാരിക്കുമ്പോള് വ്യക്തമായി സംസാരിക്കാം. പറ്റില്ലെങ്കില് ഒട്ടും പറ്റില്ല. അനലോഗായിരുന്നെങ്കില് കുറച്ച് എരപ്പിനിടെയിലെങ്കിലും സംസാരിക്കാമായിരുന്നു.
അനലോഗ് വിദ്യ നേരേ വാ നേരേ പോ എന്നായതു കൊണ്ട് ഇടക്ക് നിന്ന് ഒരാള്ക്ക് സംഭാഷണം ചോര്ത്താന് എളുപ്പമാണ്. ഡിജിറ്റല് വിദ്യകള്, മുന്ധാരണകള് ആവശ്യമായതു കാരണം കൂടുതല് സുരക്ഷിതമാണ്.
നിത്യജീവിതത്തില് അനലോഗില് നിന്ന് രക്ഷപെടാന് പറ്റുമോ? ഒട്ടും പറ്റില്ല. നാം സംസാരിക്കുന്നതും, പാട്ടു പാടുന്നതും, പടം വരക്കുന്നതുമെല്ലാം അനലോഗായാണ്. ഇതിനെ ഡിജിറ്റലായി മാറ്റി ശേഖരിച്ചു വക്കുകയോ വിനിമയം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യാം എന്നു മാത്രം.
ഒരു അനലോഗ് സിഗ്നലിനെ ഡിജിറ്റലാക്കാന് അതിനെ ആദ്യം മുറിക്കണം. ഉദാഹരണത്തിന് 10 ഡിഗ്രി വരെ ഉള്ള താപവ്യതിയാനത്തെ ഡോക്ടര് 1 ഡിഗ്രി, 2 ഡിഗ്രി എന്നിങ്ങനെ പത്തു കഷണങ്ങളായി മുറിച്ചു. എന്നിട്ട് ഓരോ കഷണത്തിനെയും 4 ബിറ്റില് ഡിജിറ്റലാക്കി. അദ്ദേഹത്തിന് വേണമെങ്കില് അതിനെ 1.1, 1.2, 1.3 എന്നിങ്ങനെ നൂറ് കഷണങ്ങളാക്കാമായിരുന്നു. അല്ലെങ്കില് 1.01, 1.02 എന്നിങ്ങനെ ആയിരം കഷണങ്ങളാക്കാമായിരുന്നു. പക്ഷെ, 1.1 ഡിഗ്രിയും 1 ഡിഗ്രിയും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം രോഗനിര്ണ്ണയത്തില് വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നില്ല.
നിങ്ങളുടെ വീട്ടിലേക്കു കയറാന് 1 മീറ്റര് നീളമുള്ള ഒരു കുന്നുണ്ട്. അതിനെ മുറിച്ച് പടികളാക്കണം. വേണമെങ്കില് 50 സെ. മി. ഉള്ള രണ്ടു പടികളാക്കാം. അല്ലെങ്കില് 25 സെ. മി. ഉള്ള നാലു പടികളാക്കാം. അങ്ങനെ നോക്കിയാല് അനന്തമായ പടികളാണ് കുന്ന് എന്നു കാണാം. യേശുദാസിന്റെ ഒരു 'സാ' തന്നെ വേണമെങ്കില് അനന്തമായി മുറിച്ച് ലോകത്തിലെ കമ്പ്യൂട്ടറുകള് മുഴുവന് നിറക്കാം. പക്ഷേ അതിന്റെ ആവശ്യമില്ലെന്നുള്ളതാണ് സത്യം. നമ്മുടെ തലച്ചോറിന്റെയും ചെവിയുടെയും പരിമിതികള് വച്ച് 1 kb 'സാ' യും 1 gb 'സാ' യും തിരിച്ചറിയാന് പറ്റിയെന്ന് വരില്ല. ഇങ്ങനെ അനലോഗ് സിഗ്നലിനെ എത്രയായി മുറിക്കണമെന്നുള്ളതാണ് sampling rate കൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്.
കുന്നിനെ മുറിച്ച് പടികളാക്കുമ്പോള് മണ്ണ് നഷ്ടപ്പെട്ടു പോകുന്നു. പടികളുടെ എണ്ണം കുറയും തോറും നഷ്ടപ്പെടുന്ന മണ്ണും കൂടും. അനലോഗിനെ മുറിച്ച് ഡിജിറ്റലാക്കുമ്പോള് തനിമ നഷ്ടപ്പെടുന്നുണ്ടെന്നുള്ളതാണ് സത്യം. പക്ഷെ ശബ്ദത്തിന്റെ കാര്യത്തില് ഇപ്പോള് ഉപയോഗിക്കുന്ന sampling rate -ല് അത് നമുക്ക് തിരിച്ചറിയാനാവില്ലെന്നു പറയപ്പെടുന്നു. ഒരു പക്ഷെ സുബ്ബലക്ഷ്മിയെ പോലുള്ളവര് പത്തു പതിനഞ്ചു വര്ഷം കൊണ്ട് സാധകം ചെയ്തെടുത്ത ഒരു ഗമകമൊക്കെ അനലോഗ് ഡിജിറ്റല് രൂപാന്തരീകരണത്തില് നഷ്ടപ്പെടുന്നുണ്ടായിരിക്കാം. നമ്മളുപയോഗിക്കുന്ന അവസാനത്തെ അനലോഗ് ശബ്ദശേഖരണി ആയിരിക്കാം ടേപ്പ് റിക്കോര്ഡര്. കളയാതെ സൂക്ഷിക്കാം.
0 Comments:
Post a Comment
<< Home