Moodle FEL ČVUT
Číslicové zpracování signálů
B241 - Zimní 2024/2025
Číslicové zpracování signálů - B2B31CZS
| Kredity | 4 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2C |
Anotace
Předmět seznamuje se základními metodami analýzy a zpracování číslicových determinovaných i náhodných signálů včetně numerických odhadů statistik druhého řádu, jako střední kvadratická hodnota, korelace a spektrální výkonová hustota. Pozornost je věnována návrhu a aplikacím číslicových filtrů, filtraci ve frekvenční oblasti, převzorkování signálů a metodám využívajících diskrétní Fourierovu transformaci včetně krátkodobé spektrální analýzy. Absolvent předmětu získá přehled o problematice, naučí se pracovat s pojmy a provádět analýzu signálů v časové a frekvenční oblasti.
Cíle studia
Studenti získají teoretické základy a porozumění základních postupů používaných při zpracování signálů. Ve cvičeních získají schopnost používat MATLAB pro řešení úloh číslicového zpracování signálů. Své nabyté znalosti si ověří při řešení semestrálních prací.
Osnovy přednášek
1. Klasifikace signálů a význam pro zpracování číslicových signálů
2. Metody odhady parametrů číslicových signálů v časové oblasti
3. Použití DFT pro spektrální analýzu, váhování, konvoluce ve spektru
4. Spektrální analýza reálných signálů (princip neurčitosti, spektrogram, PSD)
5. Základy číslicových filtrů, jejich popis, vlastnosti a příklady
6. Principy návrhu číslicových filtrů, ověření návrhu a simulace
7. Důsledky kvantování v číslicových systémech, možnosti analýzy a simulace
8. Filtrace ve frekvenční oblasti, cyklická konvoluce, zpracování dlouhých signálů pomocí metody přičtení a úschovy přesahu
9. Převzorkování signálů, decimace a interpolace
10. Vzorkování pásmových signálů, realizace diskrétní Hilbertovy transformace
11. Lineární predikce a její aplikace
12. Vlnková transformace a banky filtrů,
13. DFT jako banka filtrů, metody frekvenční lupy, Goertzelův algoritmus
14. Rezerva
2. Metody odhady parametrů číslicových signálů v časové oblasti
3. Použití DFT pro spektrální analýzu, váhování, konvoluce ve spektru
4. Spektrální analýza reálných signálů (princip neurčitosti, spektrogram, PSD)
5. Základy číslicových filtrů, jejich popis, vlastnosti a příklady
6. Principy návrhu číslicových filtrů, ověření návrhu a simulace
7. Důsledky kvantování v číslicových systémech, možnosti analýzy a simulace
8. Filtrace ve frekvenční oblasti, cyklická konvoluce, zpracování dlouhých signálů pomocí metody přičtení a úschovy přesahu
9. Převzorkování signálů, decimace a interpolace
10. Vzorkování pásmových signálů, realizace diskrétní Hilbertovy transformace
11. Lineární predikce a její aplikace
12. Vlnková transformace a banky filtrů,
13. DFT jako banka filtrů, metody frekvenční lupy, Goertzelův algoritmus
14. Rezerva
Osnovy cvičení
Náhodné a deterministické signály. Modelování signálů v MATLABu
Aplikace korelační analýzy.
Číslicové signály ve frekvenční oblasti, DFT.
Odhady spektrálních charakteristik signálů.
Vlastnosti diskrétních systémů.
Číslicové filtry FIR a IIR
Kvantizační jevy v diskrétních systémech
Číslicová filtrace ve frekvenční oblasti.
Metoda sčítání přesahů pro zpracování dlouhých signálů.
Zpracování signálu ve více frekvenčních pásmech.
Základy parametrického modelování
PREZENTACE SEMESTRÁLNÍCH PRACÍ - 1. Část
PREZENTACE SEMESTRÁLNÍCH PRACÍ - 2. část, Zápočty
Aplikace korelační analýzy.
Číslicové signály ve frekvenční oblasti, DFT.
Odhady spektrálních charakteristik signálů.
Vlastnosti diskrétních systémů.
Číslicové filtry FIR a IIR
Kvantizační jevy v diskrétních systémech
Číslicová filtrace ve frekvenční oblasti.
Metoda sčítání přesahů pro zpracování dlouhých signálů.
Zpracování signálu ve více frekvenčních pásmech.
Základy parametrického modelování
PREZENTACE SEMESTRÁLNÍCH PRACÍ - 1. Část
PREZENTACE SEMESTRÁLNÍCH PRACÍ - 2. část, Zápočty
Literatura
Lze použít jeden ze dvou titulů:
Jiří Jan: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, Akademické nakladatelství, VUTIUM, 2002 ISBN: 8021429119
Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer: Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall Signal Processing, 2009, ISBN-13: 978-0131988422
Oba tituly jsou stále v nabídce prodejců, např. Amazon
K dispozici budou další materiály na stránkách předmětu včetně odkazů na další informace
Jiří Jan: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, Akademické nakladatelství, VUTIUM, 2002 ISBN: 8021429119
Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer: Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall Signal Processing, 2009, ISBN-13: 978-0131988422
Oba tituly jsou stále v nabídce prodejců, např. Amazon
K dispozici budou další materiály na stránkách předmětu včetně odkazů na další informace
Požadavky
Základní znalosti z teorie systémů a signálů spojitých v čase i diskrétních.