Detail předmětu

Číslicové zpracování signálů

FEKT-KCZSAk. rok: 2017/2018

Jednorozměrné a dvojrozměrné diskrétní signály a systémy. Popis systémů, diferenční rovnice. Transformace Z, řešení systémů, přenosové funkce, impulsní odezva, vlastnosti systémů. Diskrétní Fourierova transformace, FFT. Základní návrh číslicových filtrů typu FIR a IIR. Komplexní a reálné kepstrum. Aplikace kepster při zpracování řeči a obrazu. Kvantování signálu v diskrétních systémech. Realizace číslicových filtrů a FFT v signálových procesorech.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu Číslicové zpracování signálů bude rozumět algoritmům číslicového zpracování signálů a bude schopen samostatně aplikovat a modelovat základní funkce číslicového zpracování v Matlabu. Bude mít základní představu o realizaci algoritmů na mikroprocesorech a signálových procesorech. Absolvent kurzu se bude orientovat především pojmech:
- Diskrétní signály a jejich popis
- Diskrétní systémy a jejich popis
- Stavový popis systému
- Transformace Z a její použití při řešení číslicových systémů
- Kmitočtová analýza diskrétních signálů
- Diskrétní systém jako kmitočtově selektivní filtr
- Diskrétní Fourierova transformace
- Technické prostředky číslicového zpracování signálů

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl mít základní orientaci v matematice a fyzikálním popisu signálů, kterou získá v povinných předmětech v předchozím studiu. Jejich absolvování však není nutnou podmínkou pro zápis tohoto předmětu.

Doporučená nebo povinná literatura

MITRA,S.K., Digital Signal Processing-A Computer-Based Approach. The McGraw-Hill Companies, Inc. New York 1998
OPPENHEIM, A.L., SCHAFER, R.W., Digital Signal Processing, Prentice-Hall, Inc. New Jersey, 1995.
SMÉKAL,Z., VÍCH,R., Zpracování signálů pomocí signálových procesorů. Radix spol.s.r.o., Praha 1998.
MIŠUREC,J., SMÉKAL,Z. Číslicové zpracování signálů. Skriptum FEKT VUT v Brně, 2012.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

0-30 bodů za písemné samostatné práce.
0-70 bodů písemná zkouška, povinná část pro absolvování předmětu.
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v základní problematice číslicového zpracování, jejich popisu, výpočtových metod, popisu vlastností systémů, analýzy a syntézy číslicových systémů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Diskrétní signály - základní diskrétní signály, klasifikace jednorozměrných diskrétních signálů.
2. Diskrétní signály - vícerozměrné diskrétní signály, korelace diskrétních signálů.
3. Diskrétní systémy - počáteční podmínky, reprezentace diskrétních systémů pomocí blokových diagramů a grafů signálových toků.
4. Diskrétní systémy - klasifikace diskrétních systémů, lineární časově invariantní diskrétní systém (LTI), spojování dílčích diskrétních LTI systémů, kauzalita a stabilita LTI diskrétního systému, diskrétní LTI systémy typu FIR a IIR.
5. Stavový popis lineárního časově invariantního diskrétního systému.
6. Transformace Z a její použití.
7. Kmitočtová analýza diskrétních signálů - časově diskrétní Fourierova řada, spektrální výkon periodických signálů, FT časově diskrétního aperiodického signálu, vlastnosti FT časově diskrétních signálů, vztah mezi FT jednorázového diskrétního signálu a dvojstrannou transformací Z, kepstrum.
8. Kmitočtové charakteristiky lineárního časově invariantního diskrétního systému.
Lineární časově invariantní diskrétní systém jako kmitočový filtr - DP, HP, číslicový rezonátor, PP, vrubový filtr, PZ, hřebenový filtr, fázovací článek.
9 .Diskrétní Fourierova transformace - definice DFT, vlastnosti DFT, vektorový zápis DFT, vztah mezi DFT a transformací Z.
10. Inverzní systémy a dekonvoluce - inverzibilita diskrétního systému, geometrická interpretace kmitočtové charakteristiky, lineární časově invariantní diskrétní systém s minimální, maximální a smíšenou fází, homomorfní dekonvoluce.

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout studentům souvislý výklad základů teorie číslicového zpracování signálů s důrazem na pochopení výpočtových algoritmů využívaných v číslicovém zpracování. Zvláště jsou zdůrazněny metody popisu číslicových systémů, zejména číslicových filtrů. Předmět je uzavřen diskusí o realizaci algoritmů číslicového zpracování v mikroprocesorech a signálových procesorech.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu, zveřejněná na začátku semestru.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-MET , 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor