Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος

Κωσταντίνος Αγγέλης

Περιγραφή

Η Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος ασχολείται με την επεξεργασία των σημάτων που υπάρχει στη φύση, η μορφή των οποίων, δεν καθιστά εύκολη την εξαγωγή της πληροφορίας που διαθέτουν. Σε αυτό το μάθημα γίνεται αναφορά στα βασικά σήματα που υπάρχουν, στην μετατροπή ενός σήματος από αναλογικό σε ψηφιακό. Αναλύονται οι μέθοδοι δειγματοληψίας και κβάντισης ενός σήματος. Περιγράφεται ο διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DFT) και ο ταχύς μετασχηματισμός Fourier (FFT) ενός σήματος. Τέλος μελετάται η σχεδίαση ψηφιακών φίλτρων FIR και των IIR φίλτρων.

 

Κωδικός: COMP102
Κατηγορία: ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕ » Προπτυχιακό
CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα
CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα

Θεματικές Ενότητες

Η ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος (DSP) προτείνει τρόπους επεξεργασίας των σημάτων ώστε ν'απομακρυνθεί ο θόρυβος. Τα τηλεπικοινωνιακά σύστηματα, χρησιμοποιούν μεθόδους επεξεργασίας σημάτων, για να μεταδώσουν ένα σήμα στο κατάλληλο μέσο, να λάβουν ένα σήμα και να διαχωρίσουν τη χρήσιμη πληροφορία.

 

Λέξεις - κλειδιά:  Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος, αναλογικό σήμα, Ψηφιακό Σήμα, Τηλεπικοινωνιακό Σύστημα.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Γίνεται μια εισαγωγή στα αναλογικά σήματα και πως μπορουν ν' αναπαρασταθουν στο πεδίο της συχνότητας. Περιγράφεται ο τρόπος ανάπτυξης ενός αναλογικού σήματος σε σειρά Fourier.

 

 

 

Λέξεις - κλειδιά: Αναλογικό σήμα, phasor model, μετασχηματισμός Fourier.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Προσδιορισμός  της σχέσης μεταξύ του Μετασχηματισμού Fourier μιας άπειρης ακολουθίας με το Μετασχηματσμό Fourier ενός πεπερασμένου τμήματός της.

 

Λέξεις - κλειδιά: Παραθύρωση, παράθυρο Hanning, παράθυρο Hamming, παράθυρο Kaiser.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

 

 

 

Τα περισσότερα σήματα που χρησιμοποιούμε στην πράξη (όπως η ομιλία, τα βιολογικά σήματα, τα σεισμικά σήματα) είναι αναλογικά. Για την επεξεργασία όμως αυτών των σημάτων από ψηφιακά μέσα, απαιτείται η μετατροπή τους σε ψηφιακά.Σε αυτή την ενότητα περιγράφεται η διαδικασία μετατροπής ενός αναλογικού σήματος σε ψηφιακό. 

 

Λέξεις - κλειδιά: Αναλογικό σήμα, Ψηφιακό σήμα, A/D.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

 

Σε συνέχεια της προηγούμενης ενότητας, ένα σήμα συνεχούς χρόνου προκειμένου να μετατραπεί σε σήμα διακριτού χρόνου εφαρμόζεται δειγματοληψία του σήματος σε διακριτές τιμές του χρόνου. Σε αυτή την ενότητα παρουσιάζεται το βασικό θεώρημα δειγματοληψίας ενός αναλογικού σήματος.

 

Λέξεις - κλειδιά: Δειγματοληψία, Συχνότητα Δειγματοληψίας, Θεώρημα Shanon.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

 

Ο μετασχηματισμός μιας ακολουθίας εισόδου συνεχούς πλάτους σε μια ακολουθία διακριτού πλάτους.Το κάθε δείγμα της ακολουθίας αντιπροσωπεύεται από μια τιμή, η οποία επειλέγεται από ένα πεπερασμένο σύνολο πιθανών τιμών.

 

Λέξεις - κλειδιά: Κβαντισμός Καταστάσεων, κβαντιστής, επίπεδα απόφασης, σφάλμα κβαντισμού.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

 

Το σφάλμα που προκύπτει από την κβάντιση αναλογικών σημάτων και οδηγεί σε απώλια πληροφορίας ονομάζεται θόρυβος κβάντισης. Τον θόρυβο δεν μπορουμε να τον εξαλείψουμε μπορούμε όμως να τον μειώσουμε. Επίσης σε κάθε επίπεδο κβάντισης αντιστοιχίζεται ένας μοναδικός δυαδικός αριθμός-κωδικοποίηση.

 

Λέξεις - κλειδιά: Θόρυβος κβάντισης, κωδικοποίηση, ανομοιόμορφη κβάντιση.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Ο Διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DTFT) είναι ο τρόπος υπολογισμού του συχνοτικού περιεχομένου μιας πεπερασμένης ακλουθίας. Σε αυτή την ενότητα δινονται οι ορισμοί του Διακριτού Μετασχηματισμού Fourier (DTFT) και του αντίστροφου (IDFT) και περιγράφονται οι ιδιότητες τους.

 

Λέξεις - κλειδιά: Διακριτός μετασχηματισμός Fourier, DTFT, IDTFT.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Ταχύς μετασχηματισμός Fourier (FFT) είναι το σύνολο των αλγορίθμων για την υλοποίηση του Διακριτού μετασχηματισμού Fourier με περισσότερο αποδοτικό τρόπο. 

 

 

Λέξεις - κλειδιά: FFT, ταχύς μετασχηματισμός Fourier.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Τα σήματα εκτός από την πληροφορία περιέχουν και θόρυβο. Τα ψηφιακά φίλτρα είναι γραμμικά, χρονικά αμετάβλητα συστήματα, που εφαρμόζονται στα ψηφιακά σήματα. 

 

Λέξεις - κλειδιά: Ψηφιακά Φίλτρα, Κρουστική απόκριση, γραμμικά χρονικά αμετάβλητα συστήματα.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

 

Τα ψηφιακά φίλτα πεπερασμένης κρουστικής απόκρισης (FIR), χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην ψηφιακή επεξεργασία σήματος. Σε αυτή την ενότητα περιγράφεται μια από τις πιο  σημαντικές μεθόδους σχεδίασης FIR φίλτρων, με χρήση παραθύρων.

 

Λέξεις - κλειδιά: FIR φίλτρα, φίλτρα πεπερασμένης κρουστικής απόκρισης, Φίλτρα FIR με χρήση παραθύρων.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Αν η απόκριση συχνότητας δεν μπορεί να υπολογιστεί αναλυτικά, η μέθοδος δειγματοληψίας συχνότητας είναι η κατάλληλη μέθοδος για τη δημιουργία FIR φίλτρων.

 

 

Λέξεις - κλειδιά: Φίλτρα FIR, φειγματοληψία συχνότητας, θεώρημα εναλλαγής.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Σε αυτή την ενότητα γίνεται μελέτη των ψηφιακών φίλτρων άπειρης κρουστικής απόκρισης (IIR)  και των μεθόδων υλοποίησης τους.

 

Λέξεις - κλειδιά: Ψηφιακά φίλτρα άπειρης κρουστικής απόκρισης, IIR, κρουστική αμεταβλητότητα, διγραμμικός μετασχηματισμός.

Δείτε την βιντεοσκόπηση εδώ

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A+

Αρ. Επισκέψεων :  5438
Αρ. Προβολών :  49983

Ημερολόγιο