Digitalna obrada signala

Opis predmeta

Digitalna obradba signala podrazumijeva korištenje računala i specijaliziranih procesora za digitalnu obradbu signala s ciljem poboljšanja odabranih svojstava signala što se uobičajeno postiže filtracijom.
Na predmetu student stječe temeljna teoretska znanja iz digitalne obradbe signala te se upoznaje s temeljnim konceptima reprezentacije signala i filtracije signala.
Predmet obrađuje sljedeće teme: Vremenski diskretni signali i sustavi. Predstavljanje signala i sustava u domeni transformacija (Fourierova, Laplaceova i Z transformacija). Rastav signala. Očitavanje i rekonstrukcija signala. Teorem očitavanja. Spektralna analiza signala. Invertibilni sustavi i dekonvolucija. Vrste linearnih vremenski nepromjenjivih sustava. Fazno i grupno kašnjenje. Sustavi linearne faze. Filtracija. Selektivni filtri. Svepropusni filtri. Minimalno fazni filtri. Fazni korektori. Klasično projektiranje digitalnih filtara. Projektiranje optimalnih digitalnih filtara pomoću računala. Izvedba digitalnih filtara. Bikvadratna sekcija. Filtarske strukture. Reprezentacija brojeva i preljev. Skaliranje dinamike. Kvantizacija filtarskih koeficijenata. Efekti konačne duljine riječi. Procesori za digitalnu obradbu signala. Višetaktna digitalna obradba signala. Decimacija i interpolacija. Filtarski slogovi. Brza Fourierova transformacija.

Ishodi učenja

  1. definirati temeljne koncepte digitalne obradbe signala
  2. iskazati i objasniti Nyquist-Shannonov teorem očitavanja
  3. primijeniti brzu Fourierovu transformaciju kao alat za analizu i obradbu signala
  4. identificirati tip filtra i odrediti njegovu frekvencijsku karakteristiku
  5. usporediti strukture digitalnih filtara
  6. odabrati digitalni filtar ovisno o primjeni i specifikaciji
  7. dizajnirati optimalni digitalni filtar na računalu
  8. analizirati i realizirati vremenski diskretne i digitalne sustave korištenjem blokovskih dijagrama i grafova toka signala
  9. povezati osnovne blokove višetaktnih sustava radi ostvarenja višetaktnog filtarskog sloga

Oblici nastave

Predavanja

Na predavanjima se izlažu teorijski koncepti.

Auditorne vježbe

Na auditornim vježbama se rješavaju zadaci te diskutiraju postupci rješavanja.

Laboratorij

Na laboratorijskim vježbama studenti se upoznaju s hardverom za digitalnu obradbu signala.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 50 % 20 % 50 % 20 %
Domaće zadaće 0 % 5 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 25 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 30 %
Završni ispit: Usmeni 20 %
Ispit: Pismeni 50 % 50 %
Ispit: Usmeni 30 %
Napomena / komentar

Uvjet pristupanja završnom usmenom ispitu je ostvarenih barem 50% na međuispitu i pismenom dijelu završnog ispita zajedno, te ostvarenih barem 50% na laboratorijskim vježbama.
Uvjet pristupanja ispitnom roku je ostvarenih barem 50% na laboratorijskim vježbama.
Uvjet prolaska na završnom usmenom ispitu jest ostvarenih barem 5 bodova.
Uvjet prolaska na usmenom ispitu je ostvarenih barem 7 bodova.

Tjedni plan nastave

  1. Uvod. Ponavljanje: vremenski diskretni signali i sustavi; Fourierove transformacije (DFT, DTFT i CTFT).
  2. Ponavljanje: predstavljanje signala i sustava u domeni transformacija (Fourierova, Laplaceova i Z transformacija).
  3. Rastav signala. Očitavanje i rekonstrukcija signala. Teorem očitavanja. Spektralna analiza signala.
  4. Konvolucija i dekonvolucija. Invertibilni sustavi. Minimalno fazni i maksimalno fazni sustavi. Veza amplitudne i fazne karakteristike kod minimalno faznih sustava.
  5. Interpretacija amplitudne i fazne karakteristike. Fazno kašnjenje. Grupno kašnjenje. Fazna izobličenja. Sustavi s linearnom fazom. Negativno grupno vrijeme kašnjenja.
  6. Veza vremenski kontinuiranih i vremenski diskretnih sustava. Eulerova transformacija. Bilinearna transformacija.
  7. Filtracija signala. Specifikacija digitalnog filtra. Vrste filtara: selektivni filtri; svepropusni filtri; minimalno fazni filtri; i fazni korektori.
  8. Međuispit
  9. Projektiranje FIR filtara: metoda vremenskih otvora; metoda najmanjih kvadrata; Parks-McClellanov postupak dizajniranja FIR filtra.
  10. Projektiranje IIR filtara: metoda jednakog impulsnog odziva; bilinearna transformacija; Yule-Walkerov postupak dizajna IIR filtara.
  11. Izvedba digitalnih filtara. Bikvadratna sekcija. Filtarske strukture.
  12. Reprezentacija brojeva i preljev. Skaliranje dinamike. Kvantizacija filtarskih koeficijenata. Efekti konačne duljine riječi. Procesori za digitalnu obradbu signala.
  13. Višetaktna digitalna obradba signala. Decimacija i interpolacija. Filtarski slogovi.
  14. Brza Fourierova transformacija. Efikasno računanje konvolucije i korelacije konačnih signala.
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Audiotehnologije i elektroakustika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Automatika i robotika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Bežične komunikacijske tehnologije (profil)
Teorijski predmeti profila (1. semestar)
Elektroenergetika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Teorijski predmeti profila (1. semestar) (1. semestar)
Elektronika (profil)
Izborni predmeti profila (1. semestar)
Elektrostrojarstvo i automatizacija (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo (profil)
(1. semestar)
Komunikacijske i svemirske tehnologije (profil)
Izborni predmeti profila (1. semestar)
Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računalno inženjerstvo (profil)
Izborni predmet profila (1. semestar) preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
Računalno modeliranje u inženjerstvu (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računarska znanost (profil)
Slobodni zborni predmeti (1. semestar)
Znanost o mrežama (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Znanost o podacima (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)

Literatura

Sanjit Kumar Mitra (2010.), Digital Signal Processing, McGraw-Hill
Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer (2011.), Discrete-time Signal Processing, Prentice Hall
John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis (2006.), Digital Signal Processing, Pearson
Paolo Prandoni, Martin Vetterli (2008.), Signal Processing for Communications, EPFL Press

Predavanja

Auditorne vježbe

Laboratorijske vježbe

Za studente

Izvedba

ID 222528
  Zimski semestar
5 ECTS
R0 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
10 Auditorne vježbe
20 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

87 izvrstan
75 vrlo dobar
64 dobar
51 dovoljan