Základy zpracování signálů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Úvodní předmět ke studiu číslicového zpracování signálů. Důraz je kladen na výklad a osvojení základních pojmů z DSP při použití praktických přístupů a reálných příkladů z různých vědních oborů (hudba, zpracování řeči, biomedicína, komunikační systémy).

Pro řešení úloh je používán programový systém MATLAB, který poskytuje příjemné a snadno ovladatelné uživatelské prostředí s grafickým i zvukovým výstupem a dovoluje zpracování signálů v různých formátech.

Požadavky:

Podmínkou udělení zápočtu je vypracování vybrané úlohy v MATLABu.

Osnova přednášek:

1. Úvod do problematiky zpracování číslicových signálů

2. Harmonické signály a jejich generování

3. Signály ve frekvenční oblasti, harmonická syntéza a analýza

4. Aliasing, vzorkovací teorém, analýza reálných signálů v časové oblasti

5. Jednoduché číslicové filtry 1. řádu, diferenciátor, integrátor

6. Číslicové filtry 2. řádu - rezonátory

7. Audio aplikace s číslicovými filtry, umělé dozvuky, audio efekty

8. Vizualizace filtrace - zpracování obrazů pomocí 1-d filtrů

9. Diskrétní Fourierova transformace, váhování, spektrální analýza, rozlišení

10. Uživatelský návrh filtrů FIR a IIR vyšších řádů

11. Systémy s převzorkováním

12. Audio modulační syntézy

13. Aplikace z komunikací - tónová volba

14. Kvantování

Osnova cvičení:

1. Úvod do MATLABu, načtení, zobrazení a přehrání signálů, generování vektorů a matic

2. Generování hudební stupnice, tónové volby, Morseovy abecedy

3. Aditivní syntéza hudebních nástrojů, ptáků a samohlásek

4. Krátkodobé charakteristiky řeči, časové obálky, detekce počátků a konců slov

5. Filtrace řeči, detektory obálek, špičkový detektor EMG aktivity

6. Subtrakční syntéza větru a vln, úzkopásmové filtrace, potlačení šumů

7. Klouzavé průměry, hřebenové a fázovací filtry, Karplusův-Strongův algoritmus kytary

8. Obrazy, histogramy, filtrace, změna jasu a kontrastu, detekce hran 1-d filtry

9. Praktická spektrální analýza, periodogram, spektrogram, reliéf

10. Návrh FIR filtrů pro separaci EEG rytmů, pořizování biologických signálů

11. Tabulková (wavetable) syntéza banja, decimace, interpolace, převzorkování

12. Kruhová modulace, AM, FM, syntetické zvony, nástroje, každodenní zvuky

13. Návrh filtrů pro DTMF kodér a dekodér a jeho chování v přítomnosti šumu

14. Kvantizační chyby, kvantování koeficientů filtru, limitní cykly

Cíle studia:

Cílem studia je získání teoretických i praktických znalostí v základech číslicového zpracování signálů.

Studijní materiály:

1. Čmejla, R., Sovka, P.: Úvod do číslicového zpracování signálů - cvičení. ČVUT Praha 2005.

2. Uhlíř, J., Sovka, P., Čmejla, R.: Úvod do číslicového zpracování signálů. ČVUT Praha 2003.

3. Zaplatílek, K., Doňar, B.: MATLAB - začínáme se signály. BEN 2006.

4. McClellan, J.H, Schafer, R.W., Yoder, M.A..: DSP First, A multimedia Approach, Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998

5. Openheim, A.V., Schafer, R.W.: Discrete-Time Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998

6. Ambardar, A., Borghesani, C.: Mastering DSP Concepts using MATLAB. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 1998

Poznámka:

http://sami.fel.cvut.cz/zzs/

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: