Detail předmětu

Číslicové filtry

FEKT-MPC-CIFAk. rok: 2019/2020

Předmět rozšiřuje znalosti v oblasti vlastností číslicových systémů (přenosová funkce, impulsní charakteristika, kmitočtová charakteristika, stabilita a kauzalita číslicových systémů) o metody návrhu jednorozměrných číslicových filtrů s konečnou a nekonečnou impulsní charakteristikou, speciálních typů filtrů (Hilbertův transformátor, derivační článek, váhové filtry), systémů s více vzorkovacími kmitočty (decimace, interpolace), banky filtrů.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu bude schopen:
- vysvětlit význam jednotlivých parametrů mikroprocesorů a signálových procesorů
- vysvětlit průběh překladu oddělených zdrojových souborů jazyka C včetně linkování s dalšími knihovnami
- vysvětlit význam intrinsic funkcí a využít je ve svých programech
- vysvětlit použití vyrovnávací a dvojité vyrovnávací paměti a využít ji ve svých programech
- vysvětlit rozdíl mezi vnitřním a vnějším popisem číslicového systému
- zařadit číslicový systém mezi FIR nebo IIR systémy
- zkontrolovat stabilitu číslicového systému
- připravit kvantované koeficienty číslicového systému pro implementaci
- přeformulovat jednu kanonickou strukturu na jinou
- vysvětlit různé typy adresování: lineární, modulo, bitově reverzované
- vysvětlit princip metod pro návrh FIR a IIR filtrů
- aplikovat metody pro návrh FIR filtrů a IIR filtrů podle zadaného tolerančního schématu
- vysvětlit princip adaptivních filtrů
- aplikovat podvzorkování nebo nadvzorkování v poměru racionálního čísla
- vysvětlit princip banky filtrů

Prerekvizity

Jsou požadovány základní znalosti z oblasti číslicového zpracování signálů (vzorkování, reprezentace signálů s diskrétním časem, popis systémů s diskrétním časem, apod.) a mikroprocesorové techniky (principy mikroprocesorů, typy pamětí, zpracování programu, základy tvorby softwarového vybavení v jazyce C, apod.). Student by měl být schopen: - popsat funkce základních bloků mikroprocesorového systému (procesor, paměť, vstupně/výstupní obvody, atd.) - vysvětlit základní příkazy jazyka ANSI C - aplikovat základní příkazy jazyka ANSI C a implementovat jednoduchý program - vysvětlit průběh vzorkování spojitého signálu - vysvětlit význam kmitočtové charakteristiky systému - vysvětlit význam stability systému - vysvětlit různé číselné soustavy - vypočítat binární vyjádření čísla Vhodnými kurzy, ve kterých lze uvedené znalosti získat, jsou povinné a volitelné kurzy oboru Teleinformatika nebo jejich obdoby: - Počítače a programování , - Analýza signálů a soustav, - Digitální obvody a mikroprocesory , - Číslicové zpracování signálů .

Doporučená nebo povinná literatura

VÍCH,R., SMÉKAL,Z.: Číslicové filtry. Academia, Praha 2000. ISBN 80-200-0761-X (In Czech) (CS)
MITRA S.K, KAISER J.F.: Handbook for Digital Signal Processing, John Wiley & Sons, New York, 1993. (EN)
SYSEL, P.; SMÉKAL, Z.: Číslicové filtry. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2012. s. 145. ISBN 978-80-214-4454-6 (CS)
SMÉKAL, Z.; SYSEL, P.: Signálové procesory. 1. vydání. Praha: Sdělovací technika, 2006. 283 s. ISBN 80-86645-08-8 (CS)
PROAKIS, J. G.;MANOLAKIS, D. G.:Digital Signal Processing. Prentice Hall: New Jersey, 1996. 3 edition. 966 p. ISBN 0-13-373762-4 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Přednášky mají charakter výkladu základních principů, metodologie dané disciplíny, problémů a jejich řešení.
Laboratorní cvičení probíhají na vývojových kitech se signálovými procesory a v prostředí Matlab.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a související vnitřní normou FEKT
2 testy ze cvičení max. 20 bodů
Samostatný projekt max. 20 bodů
Písemná zkouška max. 60 bodů

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Architektury signálových procesorů, vývojové prostředky, vestavěné intrinsic funkce.
2. Systémy s diskrétním časem, vnější popis – přenosová funkce, impulsní charakteristika, stabilita.
3. Vnitřní popis systémů s diskrétním časem, graf signálových toků, Masonovo pravidlo.
4. Vliv omezené délky slova, úprava struktur pro pevnou řádovou čárku.
5. Metody návrhu číslicových filtrů s nekonečnou impulsní charakteristikou.
6. Metody návrhu číslicových filtrů s konečnou impulsní charakteristikou.
7. Návrh speciálních typů filtrů – Hilbertův transformátor, derivační článek.
8. Systémy se změnou vzorkovacího kmitočtu, podvzorkování a nadvzorkování v poměru celého čísla.
9. Banky filtrů, podmínky dokonalé rekonstrukce, kvadraturní zrcadlové filtry.
10. Zlomko-oktávové banky filtrů, váhové filtry.
11. Inverzní filtrace, optimální Wienerova filtrace, adaptivní filtry.
12. Rekurzivní metody návrhu, predikční analýza.
13. Úvod do nelineárních systémů, homomorfní filtrace.

Cíl

Prohloubit základní znalosti z oblasti číslicového zpracování signálů získané v předchozích předmětech. Seznámit s principy implementace číslicových systémů v technických prostředcích (v signálových procesorech i v procesorech pro všeobecné použití). Seznámit s tvorbou softwarového vybavení pro signálové procesory v jazyce C. Seznámit s rozdíly a problémy implementace metod číslicového zpracování signálů v pohyblivé a v pevné řádové čárce. Seznámit s metodami návrhu číslicových filtrů.

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

Účast na přednáškách je nepovinná.
Účast na počítačových cvičení je povinná.
Odevzdání samostatného projektu je povinné.
Závěrečná písemná zkouška je povinná.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-AUD magisterský navazující

    specializace AUDM-ZVUK , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný
    specializace AUDM-TECH , 2. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor