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
Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně.

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

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning