440-4102/02 – Zpracování číslicových signálů (ZČS)
| Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | Ing. Jan Skapa, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Jan Skapa, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2023/2024 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Rozumět číslicovému zpracování signálů a používaným algoritmům.
Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti zpracování číslicových signálů.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
V předmětu získají studenti představu o zpracování číslicových signálů, problematice vzorkování a kvantování signálů. Seznámí se s vlastnostmi a se způsoby popisu lineárních, časově invariantních soustav. Získají přehled o metodách návrhu lineárních filtrů a dozvědí se základní pojmy z nelineární (adaptivní) filtrace.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
[1] J. Prchal: Signály a soustavy, ČVUT Praha, 1992
[2] B. Pšenička, V. Davídek: Prostředky digitálního zpracování signálů, ČVUT Praha 1992
[3] Z. Smékal: Číslicové filtry, VUT Brno, 1993
[4] F. Vejražka, Z. Hrdina: Signály a soustavy - sbírka příkladů, ČVUT Praha, 1992
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
2 samostatné práce (2 x 8 bodů).
1 závěrečný test (16 bodů).
Podmínky udělení zápočtu:
Získání 20 bodů ze cvičení, přičemž je nutno získat alespoň 4 body za každou samostatnou práci.
E-learning
http://moodle.kat440.vsb.cz/
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
-- Motivace – výhody a nevýhody DSP systémů oproti analogovému zpracování signálů. Typický DSP systém.
-- Základní operace se signály, základní bloky DSP systémů.
-- Fourierovy řady, Fourierova transformace.
-- DFT, vztah mezi DFT a koeficienty Four. řady. FFT. DCT jako speciální případ DFT.
-- z-transformace, zpětná z-transformace pomocí tabulky a rekurzivním algoritmem.
-- Číslicová korelace, autokorelace, konvoluce – význam, vzájemná souvislost, souvislost s DFT.
-- Pojem filtr a filtrace ve frekvenční oblasti. Filtrace v časové oblasti.
-- Vzorkování – Shannon-Kotělnikův teorém, aliasing, leakage. Rekonstrukce signálu pomocí ideální dolní propusti – sinc. Spektrum vzorkovaného signálu, periodicita spektra.
-- Filtry, lineární filtrace – linearita, kauzalita, časová invariantnost, stabilita; realizační struktury – přímá, kanonická, paralelní, kaskádní; popis lineárních filtrů, převod mezi diferenční rovnicí, přenosovou funkcí, impulzní odezvou a blokovým schematem. Zpětná vazba.
-- Filtry IIR – návrh pomocí normované dolní propusti. Realizační struktury IIR filtrů a srovnání s analogovými filtry.
-- Filtry FIR – návrh pomocí metody oken, frekvenčního vzorkování a optimalizační metodou. Realizační struktury FIR filtrů. Srovnání s IIR.
-- Druhy A/D a D/A převodníků. Kvantování, reprezentace čísel v pevné a pohyblivé řádové čárce. Kvantizační jevy v digitálních systémech.
-- Adaptivní filtrace, systémy s proměnnou periodou vzorkování.
-- Základy analýzy a zpracování vícerozměrných signálů.
Cvičení:
1. Základní operace se signály.
2. Fourierovy řady.
3. Fourierova transformace.
4. Diskrétní Frourierova transformace a diskrétní kosinusová transformace.
5. z-transformace.
6. Korelace, autokorelace, konvoluce.
7. Filtrace ve frekvenční a časové oblasti.
8. Vzorkování signálu; Aliasing a Leakage. Rekonstrukce signálu.
9. Návrh filtrů IIR.
10. Návrh filtrů FIR.
11. Realizační struktury filtrů.
12. Dvourozměrná filtrace.
Laboratorní cvičení
1. Zpracování obecného řečového signálu.
2. Realizace filtru na DSP procesoru.
Projekt
Aproximace signálu Fourierovou řadou, Fourierova transformace
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.