Comunicación inalámbrica

Hoy vamos a hacer un recorrido por los distintos medios que ha ido creando la humanidad con el fin de comunicarse más cómodamente o simplemente mucho más lejos.
En la parte de "más comodamente" está, por supuesto, la manía que tienen muchas madres de que el ordenador tiene demasiados cables. ¿Y si no estuviesen? En la parte de "más lejos" está, obviamente, la comunicación vía satélite, cumbre actual de la comunicación inalámbrica. Pero vamos a ir poco a poco.

Empezando con un poquito de historia tenemos que remontarnos a 1896, año en el que Guglielmo Marconi patentó, en Reino Unido, el telégrafo inalámbrico.

Desde entonces y hasta ahora infinidad de aparatitos se comunican "sin cables" (wireless): radio, televisión, telefonía móvil, televisión por satélite, telefonía satélite, un simple mando a distancia...

 Pero...¿cómo funcionan?
Como muchos de vosotros sabéis la comunicación inalámbrica se basa en la emisión y recepción de ondas electromagnéticas. Depende de la longitud de onda y la frecuencia de las mismas se clasifican en el espectro de la siguiente manera:

Como podéis ver en este cuadro se resume prácticamente todo lo que uno tiene que tener en cuenta sobre ondas electromagnéticas y su uso en nuestra vida cotidiana.

Mandos a distancia IR: Emiten en una longitud de onda de unos 850 nm, bastante cercana a nuestro límite de sensibilidad espectral. Como ya comenté en LEDs, debida a la cercanía de esta forma de comunicación a nuestra franja sensible del espectro, somos capaces de verlos a través de un móvil, ya que estos siempre se expanden un poco más a la zona del infrarrojo cercano.
¿Qué problema hay con este tipo de mandos infrarrojos? Pues algo que si se piensa unos segundos tiene mucha lógica: el efecto invernadero se produce porque gases como el CO2 absorben estas radiaciones infrarrojas y no las dejan escapar al espacio durante la noche. Entonces, la luz que emiten los mandos a distancia que funcionan con infrarrojos... también será absorbida la señal, ¿verdad? Es por esto que en el momento que nos alejamos una distancia de unos cuantos metros del televisor esta señal deja de llegar en buenas condiciones para su lectura.
La comunicación entre mando y televisor (o aire acondicionado, DVD...) se hace mediante trenes de impulsos. Cada botón del mando tiene asociados un tren de impulsos que el televisor reproduce y, si lo tiene en su memoria identifica y realiza la acción. Es por esto que cada mando funciona con su televisor  (excepto los universales) ya que cada compañía codifica estos trenes de impulsos a su gusto.

Imagen de un LED infrarrojo, detectable mediante los chips de las cámaras digitales

Mandos a distancia RF(radiofrecuencia): La frecuencia de emisión de estos mandos (también utilizados en aviones teledirigidos) se encuentra por la zona de las ondas de radio, como su nombre indica. La principal ventaja que se obtiene en esta franja del espectro para la comunicación es algo que todos experimentamos día a día: a las ondas de radio le importan poco las paredes convencionales de una casa (dejando a un lado las de seguridad...). Esto es debido a que la longitud de onda de estas RF son de 3-4 metros y eso hace que esquiven fácilmente los obstáculos de una casa. En el ámbito de los mandos a distancia tenemos pues la ventaja de poder utilizarlos desde distintas habitaciones, incluso en plantas diferentes.

Los mandos inalámbricos de control de juegos funcionan por RF

Típico mando de control de aviones teledirigidos, también por RF

Telefonía móvil: Las ondas de móviles oscilan (nunca mejor dicho) entre los 800 y los 1800 MHz. Sin embargo, también emiten exactamente a 216,7 Hz ¿Cuando ocurre esto? Pues, con el fin de que muchos móviles puedan utilizar la misma antena se utilizan unos "slots" para que no se solape la comunicación entre dos dispositivos. La duración de estos "slots" es de tan solo 0,577 ms y se producen para un mismo dispositivo cada 4,615 ms, esto es, una frecuenca de 216,7 Hz. ¿Y qué consecuencia tiene esto? Bueno, estas frecuencias son detectables por el oído humano (rango entre 20 Hz y 20.000Hz) y por lo tanto cuando estas señales de "¡hola, tienes un sms! o¡ hey, te están llamando! interfieren con un altavoz somos capaces de oirlas.

Bluetooth: Funciona a 2,4 GHz cerca de los microondas. Se llama así al protocolo de comunicaciones diseñado especificamente para dispositivos de bajo consumo. Sigue siendo una comunicación por radiofrecuencia y por lo tanto los dispositivos no tienen que estar alineados al igual que pasaba con los IR. La velocidad de transmisión actual con la versión 3 es de unos 24 Mbits/s.

Comunicación por satélite: Esta forma de comunicación ronda los 4-6GHz y consiste "simplemente" en reflejar la señal en satélites para conseguir mejores recepciones a grandes distancias, cosa que en linea recta (geodésica quizás fuera más correcto) no sería posible debido a obstáculos tales como montañas, ciudades o, simplemente, la curvatura de la Tierra.

Esquema de todo el entramado que puede llevar una red de satélite

Wi-Fi: El señor de las comunicaciones hoy en día (además del 3G) por la cantidad de información que podemos conseguir a través de él en teléfonos móviles, tablets, ordenadores portátiles y un largo etcétera. Al igual que bluetooth, Wi-Fi es una marca bajo la cuál se certifica la interoperabilidad de los equipos según la norma IEE 802.11b. Wi-Fi viene de WIreless FIdelity.
Hay varios tipos de Wi-Fi. Ahora están muy de moda los anuncios vendiendo Wi-Fi N, el cuál comentan que es más rápido y alcanza mayor distancia que el normal. Esto es cierto ya que además del estandar 802.11b están el 802.11g y el 802.11n, siendo la velocidad de estos de 11, 54 y 300 Mbps respectivamente, todos ellos con emisiones en los 2,4GHz.
En la actualidad ya existe el bautizado como Wi-Fi 5 (IEE 802.11a) con emisión en los 5GHz, cuya principal ventaja es que no cuenta con las interferencias que tienen los de 2,4GHz por emitir en la misma banda (bluetooth, microondas y WUSB). Sin embargo, al trabajar a mayor frecuencia cuenta de un menor alcance.

Son muchas más de las que podríamos hablar pero creo que con esto será suficiente...de momento :D

Ilusiones ópticas

En esta entrada voy a tratar de haceros una amena recopilación de ilusiones ópticas, unas menos conocidas y otras más conocidas, centrándome un poco en la explicación o explicaciones que se creen correctas de por qué pasan.

Hay algunas de ellas que tienen una explicación conocida y clara y otras que no tanto pero se supone que va por tal dirección o por tal otra. Entremos en materia.

Aftereffect (post-efecto)
Unas de las que a mi más me gustan son las llamadas en inglés aftereffect que en español se puede traducir como "post-efecto". La mayoría de la gente piensa este efecto está causado por fatiga de las neuronas encargadas del procesado del movimiento, sin embargo hoy sabemos que es debido a una adaptación neuronal de estas celulas.

Hay distintos ejemplos para este fenómeno entre los cuales se encuentran los siguientes:

A pantalla completa (y en mute a ser posible :D) mantened fija la mirada al centro de la espiral aguantad todo el tiempo que dura el video con la mirada fija en ese punto y después mirad hacia una pared blanca y observad lo que sucede.

Otro quizás más impactante es el siguiente. Lo podéis encontrar en esta página (como todos los demás)

Pulsad el icono de "Full Screen" y también el que pone Buddha-. Observad un ratito la animación y a los 30 o 40 segundos pulsad (sin cambiar la vista) el icono Buddha+ (el mismo pero que cambia al pulsarlo). Notaréis como que la imagen estática hace lo contrario a lo que hace la "cascada". Tiene lógica suponer que esto es debido a una fatiga de las neuronas encargadas de procesar el movimiento porque, después de un rato siendo estimuladas en una dirección si cambiamos a una imagen estática (puede ser el Buddha o simplemente cualquier cos estática que tengáis cerca del monitor) las neuronas suponen que eso sigue moviéndose pero al estar quieto...  creemos que se mueve en sentido contrario. Sin embargo, como hemos comentado, las neuronas encargadas de percibir el movimiento se "acostumbran" a ese movimiento y al quitárselo percibimos el movimiento en la dirección opuesta.
También podemos pensarlo como: las neuronas se acostumbran a ese movimiento y dejan de emitir información de la misma manera y dicen: bueno, esto es lo que hay, dejo de transmitir todo el rato porque es un patrón continuo. Entonces al cambiarlo por una imagen estática empiezan a informar de que eso se mueve en sentido contrario (cosa que on es verdad).

Ilusión de la serpiente
Esta ilusión es muy conocida y en muchas tiendas incluso venden posters con este dibujo.

Voy a poneros una versión menos conocida pero que funciona de la misma manera.

Figura 1

Fijaros que la imagen parece que se contraiga siempre hacia dentro (por el centro) y que se expanda (por la periferia) pero sin embargo el efecto desaparece si dejamos los ojos fijos en un punto de la imagen.

Está comprobado que se produce un movimiento acorde con el siguiente diagrama

Figura 2

Lo cual quiere decir que si creamos un patrón de lineas con esa diferencia de luminosidad nos parece que haya un movimiento en esa dirección. Si visitáis este enlace podéis comprobar que si pulsáis el botón "invert" el patrón parece entonces cambiar de expansión a contracción o al contario. Esto hace que podamos crear muchísimas figuras de distinta forma y consigamos el mismo efecto, por ejemplo, la conocida "Serpiente".

Figura 3

aftereffect

aftereffect

Aquí como véis volvemos a tener el mismo patrón: amarillo-negro-azul-blanco y de nuevo azul, correspondiente con las tonalidades de luminancia  de la figura 2.

Mirada fantasmal
Creo que estas ilusiones no son muy conocidas sin embargo creo que son bastante impresionantes.

Para notar la diferencia tenemos que desenfocar la imagen de alguna manera. La más fácil es ser miope (como en muchos otros aspectos de la vida :D). Si tienes la "suerte" de ser miope simplemente mira la imagen con las gafas y acto seguido quítatelas. Si eres muy miope tendrás que acercarte a la pantalla porque tanto desenfoque hará que no veas nada. Si no tienes la suerte de ser miope habrá que miopizarse de alguna manera. La más fácil e indolora consiste en cerrar un ojo, interponer un dedo entre la imagen y vuestro ojo y enfocar al ojo. Ajustando la distancia del dedo desenfocareis más o menos. Podréis notar entonces en el fondo el efecto. Si tenéis a mano unas gafas de vuestros padres o vuestros abuelos también podéis desenfocar la imagen con ellas (a poder ser que no sean progresivas)
Para lo más tecnológicos copiaros la imagen en Gimp o en Photoshop y añadirle un efecto "desenfoque gaussiano".

Imagen añadida a posteriori. Gracias a Alexandre por el chivatazo

Otro ejemplo muy conocido es el llamado Dr Angry and Mr Smile:

Estas fotos están creadas utilizando el concepto de "frecuencia espacial". La frecuencia espacial. En el caso de la "mirada fantasmal" la imagen está construida por dos imágenes independientes que tan solo difieren en la dirección de mirada. Si enfocamos sobre la imagen, la fotografía de mayor frecuencia espacial "gana" y por tanto es la que vemos. Cuando la imagen está desenfocada la imagen construida con frecuencia espacial baja es la que vemos.

El efecto está basado en la separacion de nuestros fotorreceptores en retina lo que hace que, si algo tiene una frecuencia espacial muy alta se produzca un submuestreo (el conocido aliasing en inglés). Es por esto que al desenfocar la imagen que veíamos al estar enfocada desaparece, queda submuestreada y no somos capaces de verla, dejando paso a la imagen submuestreada.

Hay muchas más de las que me gustaría hablaros pero prefiero dejarlas para otra entrada y no saturar mucho vuestros cerebros (porque estas cosas cansan) así que estad atentos como siempre a nuevas entradas.

Fuente: Michael Bach, un auténtico genio en este tema