450-4100/01 – Pokročilé metody zpracování signálů (PMZS)

V tomto základním předmětu se studují matematické algoritmy, metody a principy pokročilého zpracování signálu. Studenti se seznámí s pokročilými způsoby analogového i digitálního zpracování signálu. Předmět zahrnuje znalosti z oborů měření, regulace, elektroniky, biomedicínské techniky, zpracování signálů. Cílem předmětu je seznámit studenty se pokročilými metodami a jednotlivými algoritmy zpracování signálu s využitím metod okenních váhových funkcí, transformací signálu, pásmovou filtrací signálu, komprimací a zpracováním zvukového a obrazového signálu. Dále se studenti seznámí s analogovými a digitálními modulacemi, metodami převodu analogového signálu na digitální signál a naopak. Jednotlivé způsoby a pokročilé metody zpracování signálů se prezentují na přednáškách a ve cvičeních studenti prakticky realizují zadání jednotlivých protokolů, které tématicky odpovídají probíraným tématům na přednáškách. Praktické zvládnutí nástrojů pro generování a analýzu signálů. Praktické znalosti z oblasti zpracování signálu a měřicích přístrojů analyzujících signály.

Předmět Pokročilé metody zpracování signálů navazuje na předměty bakalářského studia zabývající se zpracováním spojitých a digitálních signálů a analýzou soustav (Signály a soustavy, Digitální zpracování signálů atd.). Je určený pro studenty a inženýry elektrotechnických oborů, zaměřených na měření, regulaci, elektroniku, sdělovací techniku, biomedicínské inženýrství, zpracování signálů. Student získá a rozšíří své znalosti a dovednosti v problematice, pojmech metodice pokročilých metod zpracování signálů. Zájemce se seznámí s jednotnou metodikou popisu metod zpracování signálu ve frekvenční oblasti pomocí FFT algoritmu, získá poznatky metod zpracování signálu, jako jsou váhové okenní funkce signálu, komplexní a reálná kepstrální analýza signálu, oktávová analýza signálu, vlnková transformace signálu a analýza signálu s vícenásobným rozlišením, interpolace a decimace signálu, principy implementování směšovače, multiplikativního detektoru a násobiče frekvence, implementace pásmových filtrů a úzkopásmových pásmových filtrů. Studenti se naučí principy komprimace a zpracování zvukového signálu, standardy komprimace MP3,WMA, ACC,OCG. Potlačení šumu, efektové zpracování zvukového signálu, principy komprimace a zpracování obrazového signálu, standardy komprese a kódování obrazového a zvukového signálu MPEG, komprese digitálních obrazových signálů standardem JPEG. Dále se studenti seznámí s digitálními modulacemi signálu v základním pásmu PAM, PCM, PWM, PPM, PNM. Také student získá znalosti dotýkajících se analogových modulací AM, DSB-SC a SSB-SC (LSSB-SC a USSB-SC), analogových úhlových modulacích FM a PM (NBFM, WBFM), digitálních modulací v modulačním pásmu OOK, ASK, PSK, DPSK, FSK, QAM, APSK, OFDM, datovými přenosy DAB,DBM,DVB, a zabezpečovacími algoritmy FEC. Pro studium předmětu se předpokládají zejména znalosti matematiky v rozsahu základního kurzu přednášeného na VŠB TU Ostrava, FEI, dále základní znalosti fyziky a elementární znalosti z elektrotechniky. Studenti se také naučí pracovat s matematickými programy určenými pro zpracování a analýzu signálů. Studenti při výuce v laboratoři využívají a naučí se pracovat s měřicími přístroji. Předpokládá se znalost látky základních výše uvedených předmětů z bakalářského studia. Pokročilé metody zpracování signálů je jednosemestrový předmět, pokrývající značný rozsah látky. U použitých matematických vět je vždy provedena diskuse jejich fyzikální interpretace. Pro odvození vět a jejich důkazy je u některých formulí, popisujících statistický pohled na problematiku, student odkazován na citovanou literaturu. Bližší informace viz internetová stránka Katedry kybernetiky a biomedicínského inženýrství FEI, která výuku předmětu zajišťuje.

Macháček Z. a kolektiv: Skripta - Modulované signály laboratorní cvičení, Ostrava. Skripta k dispozici u vyučujícího a na WWW stránkách katedry na serveru smak.vsb.cz,2012

Průběžná kontrola studia: Projekty č.1-10 se budou realizovat z části ve výuce v laboratorních cvičení. Projekty jsou tvořeny zpracováním, měřením, výpočty a generováním signálů s využitím přístrojové laboratorní techniky a matematického softwaru. Student písemně vypracuje 10 protokolů. Za každý protokol může student získat až 2 body. Za všechny protokoly může tedy student získat maximálně 20 bodů. Na konci semestru student vypracuje závěrečný test, za který může získat až 20 bodů. Studentu je udělen zápočet, pokud vypracoval a byly mu klasifikovány všechny protokoly a pokud vypracoval a byl mu klasifikován kontrolní test a pokud získal celkem alespoň 15 bodů za cvičení. Protokoly jsou v průběhu semestru zpracovávány studenty v rámci konzultačních hodin probíhajících v laboratoři. Kurz je ukončen závěrečnou zkouškou, která se skládá z písemné části 0 - 50 bodů a z části ústní 0 - 10 bodů. Aby student obstál u zkoušky musí uspět ve všech částech zkoušky.