Digitalna obradba signala
Opis predmeta
Opće kompetencije
Student stječe temeljna teoretska znanja iz područja digitalne obradbe signala, te se upoznaje s brojnim algoritmima i postupcima koji se koriste u ovom području. Student stječe i osnovna znanja vezana uz izvedbu i primjenu tih algoritama.
Ishodi učenja
- objasniti važnost digitalne obradbe signala (DOS) u računarstvu, elektronici, automatici, telekomunikacijama i multimediji
- identificirati temljene koncepte kao što su linearnost, vremenska stalnost, impulsni odziv, z-transformacija, DTFT u DOS
- dizajnirati FIR i IIR digitalne filtre
- usporediti i ocijeniti svojstva dizajniranih FIR ili IIR filtra
- analizirati i realizirati vremenski diskretne i digitalne sustave korištenjem blokovskih dijagrama
- razviti i primjeniti algoritme za brzu Fourierovu transformaciju
- rezimirati višetaktnu obradbu signala
Oblici nastave
Predavanja se održavaju jedanput tjedno u trajanju od tri sata
Provjere znanjaProvjere znanja uključuju domaće zadaće, međuispit, te usmeni i pismeni završni ispit.
Laboratorijske vježbeLaboratorijske vježbe su dio odvojenih kolegija (odgovarajućih laboratorija profila). One pomažu boljem razumijevanju problema i pojava u području digitalne obradbe signala.
KonzultacijeNositelji:
- Prof. dr. sc. Branko Jeren, soba D120, ZESOI, branko.jeren@fer.hr, 01/6129 950, konzultacije odmah poslije predavanja
- Prof. dr. sc. Davor Petrinović, soba D118, ZESOI, davor.petrinovic@fer.hr, 01/6129 968, konzultacije odmah poslije predavanja
- Doc. dr. sc. Tomislav Petković, soba D162*, ZESOI, tomislav.petkovic.jr@fer.hr, 01/6129 563, konzultacije odmah poslije predavanja ili po dogovoru uz najavu e-poštom
Predavači:
- Dr. sc. Juraj Petrović, soba D114, ZESOI, juraj.petrovic@fer.hr, 01/6129 775, konzultacije po dogovoru, uz najavu e-poštom
Studenti na raspolaganju imaju Moodle stranice kolegija sa dodatnim materijalima za usvajanje i samoprovjeru znanja.
Način ocjenjivanja
Kontinuirana nastava | Ispitni rok | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Vrsta provjere | Prag | Udio u ocjeni | Prag | Udio u ocjeni | ||
Domaće zadaće | 0 % | 6 % | 0 % | 0 % | ||
Međuispit: Pismeni | 0 % | 30 % | 0 % | |||
Završni ispit: Pismeni | 0 % | 40 % | ||||
Završni ispit: Usmeni | 24 % | |||||
Ispit: Pismeni | 50 % | 50 % | ||||
Ispit: Usmeni | 50 % |
Napomena / komentar
Uvjeti pristupanja usmenim ispitima su ostvarenih barem 50% bodova na međuispitu i pismenom dijelu završnog ispita zajedno ili na pismenom dijelu ispitnog roka. Uvjet prolaska na završnom usmenom ispitu jest ostvarenih barem 6 bodova. Uvjet prolaska na usmenom ispitu je ostvarenih barem 50% bodova.
Tjedni plan nastave
- Uvod u digitalnu obradbu signala; prednosti i nedostaci; specifikacija filtra, primjeri jednostavnih filtara s konačnim i beskonačnim impulsnim odzivom
- Frekvencijska analiza vremenski diskretnih signala; analiza aperiodičnih i periodičnih signala; digitalna obradba vremenski kontinuiranih signala; otipkavanje; antialiasing filtri
- Rekonstrukcija vremenski kontinuiranog signala iz njegovih uzoraka; idealna interpolacijska funkcija; realni interpolatori; diskretizacija kontinuiranog spektra i njegova rekonstrukcija iz spektralnih uzoraka; diskretna Fourierova transformacija
- Brza Fourierova transformacija, FFT, metoda podijeli pa vladaj, razlaganje u vremenskoj domeni
- Korijen-2 metoda, FFT leptir, bit-reversed algoritam adresiranja uzoraka, analiza složenosti, RE2FFT algoritam, primjena FFTa za brzu konvoluciju
- Filtri. Osnovni pojmovi: prijenosna funkcija, amplitudno i fazno frekvencijska karakteristika, grupno vrijeme kašnjenja; uvod u postupak projektiranja
- Obradba signala u blokovima i uzorak po uzorak. Konvolucijska sumacija. Konvolucija u blokovima, metoda preklopi i zbroji, periodička i cirkularana konvolucija
- međuispit
- Primjer projektiranja FIR filtra. Filtar za vremenski kratkotrajno usrednjavanje. Klasifikacija nerekurzivnih digitalnih filtara obzirom na simetričnost odziva. Gibbsov fenomen. Projektiranje FIR filtara metodom vremenskih otvora.
- Promjenjivi vremenski otovori, (Dolph-Chebyshev, Kaiser). Projektiranje optimalnih FIR filtara: kriterij jednake valovitosti (min-max), funkcija cilja, težinska funkcija; numerički optimizacijski postupci; Parks McClellanov algoritam. Pronalaženje frekvencija ekstremalnih točaka aproksimacije; Remezov algoritam; Primjeri projektiranja optimalnih filtara u Matlabu.
- Projektiranje rekurzivnih digitalnih filtara transformacijom vremenski kontinuiranih filtara. Transformacija jednakih impulsnih odziva, problem otipkavanja i aliasinga frekvencijske karakteristike filtra, veza polova u S i Z domeni, postupak projektiranja.
- Bilinearna transformacija: svojstva, odnos vremenski kontinuirane i diskretne frekvencije, inverzna transformacija specifikacije filtra.
- Frekvencijske transformacije u Z domeni. Transformacija niski propust u visoki propust, pojasni propust, pojasnu branu ili niski propust druge granične frekvencije. Svepropusna funkcija transformirane varijable. Nelinearna transformacija frekvencijske skale, određivanje rubova područja.
- FIR i IIR filtarske strukture, pravila transformacije dijagrama toka signala, transponirana struktura, strukture za FIR filtre linearne faze, polifazna realizacija FIR filtra; Realizacija IIR filtra, direktna forma I i II, transponirana forma II, kaskadna i paralelna realizacija IIR filtra. Kvantizacija filtarskih koeficijenata, analiza osjetljivosti, kvantizacija koeficijenata sekcije 2. reda, mogući položaji polova i nula.
- Završni ispit