Detail předmětu

Číslicové zpracování signálů (v angličtině)

CZSa Ak. rok 2021/2022 zimní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Úvod do číslicového zpracování signálů, vzorkování a kvantování, Frekvenční analýza číslicových signálů, Principy číslicových filtrů, Návrh číslicových filtrů, Praktická implementace číslicových filtrů, Zpracování signálů ve frekvenční oblasti, Zpracování v pod-pásmech, změny vzorkovací frekvence, Vlnková analýza a syntéza, Náhodné signály, Reprezentace ve stavovém prostoru, Identifikace systémů, Wienerovo a Kalmanovo filtrování, Zpracování vektorových signálů.

Garant předmětu

Fučík Otto, doc. Dr. Ing. (UPSY)

Koordinátor předmětu

Černocký Jan, prof. Dr. Ing. (UPGM)

Jazyk výuky

anglicky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 13 hod. cvičení
  • 13 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 51 bodů závěrečná zkouška
  • 15 bodů půlsemestrální test
  • 14 bodů numerická cvičení
  • 20 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Přednášející

Fučík Otto, doc. Dr. Ing. (UPSY)
Rohdin Johan Andréas, M.Sc., Ph.D. (UPGM)

Cvičící

Bařina David, Ing., Ph.D. (UPGM)
Mošner Ladislav, Ing. (UPGM)
Prustoměrský Milan, Ing.
Vlk Jan, Ing., Ph.D.
Žmolíková Kateřina, Ing., Ph.D.

Cíle předmětu

Občerstvit základní znalosti signálů a systémů a seznámit studenty s pokročilejšími tématy souvisejícími s umělou inteligencí, kyberfyzikálními systémy, zpracováním zvuku a řeči, a dalšími oblastmi. Poskytnout studentům vhled do matematického formalismu umožňujícího porozumění časopiseckým a konferenčním článkům o zpracování signálů a usnadňujícího samostatnou práci ve zpracování signálů. Poskytnout studentům dostatečné praktické znalosti pro implementaci a integraci algoritmů zpracování signálů.

Technické vybavení

volně dostupné

  • Python, Octave

Literatura studijní

  • Oppenheim A.V., Wilski A.S.: Signals and systems, Prentice Hall, 1997.
  • Jan J., Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, VUT v Brně, VUTIUM, 2002, ISBN 80-214-1558-4.
  • Mallat S, A Wavelet Tour of Signal Processing (Third Edition), Academic Press, 2009, ISBN 9780123743701

Osnova přednášek

  1. Úvod do číslicového zpracování signálů, vzorkování a kvantování
  2. Frekvenční analýza číslicových signálů - DTFT, DFT and FFT.
  3. Principy číslicových filtrů.
  4. Návrh číslicových filtrů
  5. Praktická implementace číslicových filtrů.
  6. Zpracování signálů ve frekvenční oblasti.
  7. Zpracování v pod-pásmech, změny vzorkovací frekvence.
  8. Vlnková analýza a syntéza.
  9. Náhodné signály - korelace a spektrální hustota výkonu.
  10. Reprezentace ve stavovém prostoru.
  11. Identifikace systémů.
  12. Wienerovo a Kalmanovo filtrování.
  13. Zpracování vektorových signálů.

Osnova numerických cvičení

Demonstrační cvičení (1h týdně) navazují na přednášku a demonstrují studentům přednášené techniky na reálném kódu, především v pythonu a Matlabu/Octave. Kód je k disposici studentům. Na demonstrační cvičení navazují dva domácí úkoly řešené v průběhu semestru.

Osnova ostatní - projekty, práce

Projekt je zadán v kombinaci s dalším povinným kursem v Mgr. studiu (např. Ve zpracování řeči nebo kyberfyzikálních systémech), je řešen ve skupinkách max. 5 studentů, je vyžadována zpráva k projektu a presentace. K projektu jsou k disposici data, nebo budou pořízena studenty. Příklady projektů:

  1. Jednoduché zpracování signálů z mikrofonního pole.  
  2. Odhad přenosové funkce mechanického systému. 
  3. Změna vlastností zvuku pomocí časové-frekvenčního zpracování. 
  4. Kódování audia v kmitočtových pod-pásmech.

Průběžná kontrola studia

  • vyřešení a odevzdání dvou domácích úkolů během semestru (po 7b, celkem 14b) 
  • půlsemestrální zkouška (15b)  
  • odevzdání a presentace projektu (20b) 
  • semestrální zkouška 51b, nutno absolvovat nejméně na 17b.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru