1. SylabUZ
2. Wydział Nauk Inżynieryjno-Technicznych
3. semestr zimowy 2023/2024
4. Informatyka - drugiego stopnia z tyt. magistra inżyniera
5. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów

Wygeneruj PDF dla tej strony

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

• Zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów.
• Zapoznanie studentów z podstawami analizy widmowej i filtracji cyfrowej sygnałów dyskretnych.
• Zapoznanie studentów z formalnym opisem układów dyskretnych.
• Ukształtowanie umiejętności w zakresie implementacji analizy widmowej i filtracji cyfrowej sygnałów dyskretnych w postaci programu komputerowego.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Student powinien posiadać elementarną wiedzę w zakresie:

• analizy matematycznej (funkcje, całki, różniczki, pochodne, liczby zespolone),
• programowania w języku C.

Student powinien potrafić opracować prostą dokumentację dotyczącą zrealizowanych zadań i przygotować tekst zawierający omówienie tej realizacji.

Zakres tematyczny

Podstawy teorii sygnałów. Pojęcie sygnału. Klasyfikacja sygnałów. Modele matematyczne wybranych sygnałów. Szereg Fouriera (SF) i przekształcenie Fouriera (PF) dla czasu ciągłego. Własności SF i PF. Wpływ skończonego czasu obserwacji sygnału na jego widmo.

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. Tor przetwarzania analogowo-cyfrowego i cyfrowo-analogowego. Charakterystyka operacji próbkowania, kwantowania i kodowania sygnałów. Błąd kwantowania. Widmo sygnału dyskretnego. Aliasing. Twierdzenie o próbkowaniu. Odtwarzanie sygnału ciągłego z próbek.

Dyskretne przekształcenie Fouriera (DPF). Wyznaczanie widma amplitudowego i fazowego na podstawie wyników DPF. Przeciek widma. Minimalizacja przecieku widma z wykorzystaniem funkcje okien. Poprawa rozdzielczości widma przez uzupełnianie zerami. Przykłady analizy widmowej sygnałów dyskretnych i ich interpretacja.

Algorytm FFT o podstawie 2. Omówienie motylkowego schematu obliczeń stosowanego w algorytmie. Zysk obliczeniowy. Wyznaczanie odwrotnego DPF z wykorzystaniem algorytmu FFT.

Liniowe i przyczynowe dyskretne układy stacjonarne. Definicje układu: dyskretnego, liniowego i stacjonarnego. Operacja splotu w dziedzinie sygnałów dyskretnych. Stabilność układów dyskretnych w sensie BIBO. Definicja układu przyczynowego. Równanie różnicowe.

Przekształcenie Z. Definicja przekształcenia Z. Obszar zbieżności transformaty. Odwrotne przekształcenie Z i metody jego wyznaczania. Własności przekształcenia Z. Transmitancja układu. Bieguny i zera transmitancji. Rozkład biegunów a stabilność układu.

Filtry cyfrowe. Podział filtrów cyfrowych na filtry o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowe j (SOI i NOI). Przetwarzanie sygnałów przez filtry. Podstawowe struktury filtrów. Wyznaczanie i interpretacja charakterystyk częstotliwościowych filtrów. Znaczenie liniowej charakterystyki fazowej w procesie przetwarzania sygnału. Charakterystyka opóźnienia grupowego.

Metody projektowania filtrów cyfrowych. Projektowanie filtrów NOI metodą transformacji biliniowej. Projektowanie filtrów SOI metodą okien czasowych.

Metody kształcenia

Wykład konwencjonalny z elementami dyskusji.

Ćwiczenia laboratoryjne.

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Warunkiem zaliczenia wykładu jest uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu przeprowadzonego w formie zaproponowanej przez prowadzącego.

Warunkiem zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich przewidzianych do realizacji ćwiczeń oraz sprawdzianów przeprowadzanych przez prowadzącego zajęcia.

Składowe oceny końcowej = wykład: 55% + laboratorium: 45%

Obciążenie pracą	Studia stacjonarne (w godz.)	Studia niestacjonarne (w godz.)
Godziny kontaktowe (udział w zajęciach; konsultacjach; egzaminie, itp.)	70	45
Samodzielna praca studenta (przygotowanie do: zajęć, kolokwium, egzaminu; studiowanie literatury przygotowanie: pracy pisemnej, projektu, prezentacji, raportu, wystąpienia; itp.)	55	80
Łącznie	125	125
Punkty ECTS	Studia stacjonarne	Studia niestacjonarne
Zajęcia z udziałem nauczyciela akademickiego	3	2
Zajęcia bez udziału nauczyciela akademickiego	2	3
Łącznie	5	5

Literatura podstawowa

1. Lyons R.G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. WKŁ, Warszawa, 1999.
2. Owen M.: Przetwarzanie sygnałów w praktyce. WKŁ, Warszawa, 2009.
3. Wojciechowski J.M.: Sygnały i systemy. WKŁ, Warszawa, 2008.
4. Zieliński T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań. WKŁ, Warszawa, 2005.

Literatura uzupełniająca

1. Smith S.W.: The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing. California Technical Publishing. Sand Diego, California 1999. Dostępna pod adresem: http://www.dspguide.com/pdfbook.htm
2. Mitra S.K.: Digital Signal Processing. A Computer-Based Approach. McGraw-Hill, 2006.
3. Oppenheim A.V., Schafer R.W., Buck J.R.: Discrete-Time Signal Processing, Pearson Education Limited, 2015.
4. Oppenheim A.V., Willsky A.S., Nawab H.: Signals & Systems, Pearson Education Limited, 2013.
5. Orfanidis S.J.: Introduction to Signal Processing. Prentice Hall, 2009. Dostępna pod adresem: http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/intro2sp/orfanidis-i2sp.pdf

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr inż. Mirosław Kozioł (ostatnia modyfikacja: 15-03-2023 12:16)