Detail předmětu

Číslicové zpracování signálů

FEKT-BPC-CZSAk. rok: 2018/2019

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 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 (EN)
OPPENHEIM, A.L., SCHAFER, R.W., Digital Signal Processing, Prentice-Hall, Inc. New Jersey, 1995. (EN)
SMÉKAL,Z., VÍCH,R., Zpracování signálů pomocí signálových procesorů. Radix spol.s.r.o., Praha 1998. (CS)
MIŠUREC,J., SMÉKAL,Z. Číslicové zpracování signálů. Skriptum FEKT VUT v Brně, 2012. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

0-20 bodů za písemný test ve cvičeních, (nepovinná složka).
0-10 bodů za test ve cvičeních s využitím počítače a programových prostředků, (nepovinná složka).
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 – vzorkování a rekonstrukce signálů, základní jedno a vícerozměrné diskrétní signály a operace s nimi.
2. Kmitočtová analýza diskrétních signálů – definice DFT, vlastnosti DFT, vektorový zápis DFT, rychlý algoritmus výpočtu FFT.
3. Diskrétní systémy - počáteční podmínky, reprezentace diskrétních systémů pomocí blokových diagramů a grafů signálových toků.
4. Transformace Z a její použití pro řešení diskrétních systémů, vztah mezi FT jednorázového diskrétního signálu a dvojstrannou transformací Z.
5. 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.
6. Stavový popis lineárního časově invariantního diskrétního systému, struktury implementace.
7. 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.
8. Základní metody návrhu diskrétního systému podle kmitočtové charakteristiky.
9. Inverzní systémy a dekonvoluce - inverzibilita diskrétního systému, geometrická interpretace kmitočtové charakteristiky, lineární časově invariantní diskrétní systém s minimální, maximální a smíšenou fází, kepstrum, homomorfní dekonvoluce.
10. Vyjádření čísel s pevnou a plovoucí řádovou čárkou, vliv na stabilitu a další vlastnosti diskrétního LTI systému.
11. Úpravy přenosové funkce s ohledem na kvantovací vlivy, rozdělení na dílčí sekce.
12. Implementace číslicového zpracování signálů pomocí signálových procesorů.
13. Architektura signálových procesorů.

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 BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-ZVUK , 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný
    specializace AUDB-TECH , 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

  • Program BPC-TLI bakalářský, 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský, 3. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor