Bài giảng Digital signal processinh - Xử lý tín hiệu số - Đinh Đức Anh Vũ

BK TP.HCM 2011 dce CE504005 Xử lý Tín hiệu Số (Digital Signal Processing – DSP) TS. Đinh Đức Anh Vũ 2011 dce 2DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Giới thiệu về xử lý tín hiệu số • Tín hiệu (t/h) – Âm thanh – Nhiệt độ – Ánh sáng – • 5 giác quan của con người: thính/xúc/vị/khứu/thị giác → cần thiết phải chuyển sang dạng năng lượng điện để được xử lý bởi não • Các cảm biến điện tử được dùng để biến đổi t/h sang dạng số, có thể được xử lý bởi máy tính số (biến đổi AD) → xử lý t/h số (DSP) • T/h sau khi được xử lý có thể được biến đổi sang dạng ban đầu trước khi gởi cho các bộ chấp hành (biến đổi DA) • DSP là gì? 2011 dce 3DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ DSP là gì ? • Định nghĩa – Digital • Hoạt động dùng các t/h rời rạc để biểu diễn dữ liệu dưới dạng số – Signal • Tham số biến nhờ đó thông tin được trung chuyển trên các mạch điện tử – Processing • Thực hiện các tác vụ trên dữ liệu theo những lệnh được lập trình trước • DSP = thay đổi hoặc phân tích thông tin được biểu diễn dưới dạng các chuỗi số rời rạc 2011 dce 4DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Tại sao phải xử lý tín hiệu số • Khả năng lập trình được (programmability) • Khả năng ổn định (stability) • Khả năng lặp lại (repeatability) • Hiện thực dễ dàng các giải thuật thích nghi • Khả năng hiện thực các mã sửa sai • Khả năng truyền dẫn và lưu trữ dữ liệu • Khả năng nén dữ liệu • Khả năng thực hiện các chức năng đặc biệt 2011 dce 5DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Ứng dụng DSP Industrial (Oil and mineral prospecting, Process monitoring & control, Nondestructive testing, CAD and design tools) Military (Radar, Sonar, Ordnance guidance, Secure communication) Scientific (Earthquake recording & analysis, Data acquisition, Spectral analysis, Simulation and modeling) Telephone (Voice and data compression, Echo reduction, Signal multiplexing, Filtering) Commercial (Image and sound compression for multimedia presentation, Movie special effects, Video conference calling) Space (Photograph enhancement, Data compression, Intelligent sensory analysis by remote space probes) Medical (Diagnostic imaging (CT, MRI, ultrasound, and others), Electrocardiogram analysis, Medical image storage/retrieval) 2011 dce 6DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Ứng dụng • Đặc điểm chung – Dùng toán học (nhân, cộng các t/h) – Xử lý các t/h đến từ thế giới thực – T/h rời rạc (thông tin giữa các mẫu rời rạc bị mất) – Yêu cầu đáp ứng trong một khoảng thời gian xác định 2011 dce 7DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Lịch sử phát triển • Giải thuật cho DSP – Mô hình toán cơ bản của t/h liên tục dựa trên biến đổi Laplace và Fourier – Chuỗi Fourier • Chuỗi Fourier: áp dụng cho t/h chu kỳ • Biến đổi Fourier: mở rộng đơn giản của chuỗi Fourier, áp dụng cho t/h không có chu kỳ – Laplace • Biến đổi Z: khối xây dựng cơ bản cho các bộ lọc số – Biến đổi Fourier rời rạc (DFT) – Biến đổi Fourier nhanh (FFT) • Kiến trúc máy tính cho DSP – ENIAC, IAS – CISC • Mạch tích hợp cho DSP – NMOS, CMOS – S2811, µPD7720, TMS320 2011 dce 8DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Giới thiệu môn học • Mục đích – Khái niệm cơ bản trong lĩnh vực DSP – Biểu diễn t/h và hệ thống (h/t) trong miền thời gian, miền tần số, miền Z – Hiện thực h/t bằng các p/p số: DFT, FFT – Bộ lọc số • Yêu cầu – Kiến thức cơ bản về toán (đặc biệt về số phức) – Kiến thức cơ bản về thiết kế h/t số 2011 dce 9DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Đề cương khái quát Khái niệm tín hiệu và hệ thống T/h và h/t trong miền thời gian T/h và h/t trong miền Z T/h và h/t trong miền tần số Biến đổi Fourier rời rạc (DFT) Giải thuật biến đổi Fourier nhanh (FFT) Bộ lọc số 2011 dce 10DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ Giới thiệu môn học • Kiểm tra – đánh giá – Hình thức – Bài tập – Thực hành: 30% – Kiểm tra giữa học kỳ: 30% – Thi cuối học kỳ: 40% • Tài liệu tham khảo – Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications, John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis. 3rd. Prentice Hall – Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, Sanjit K. Mitra. 2nd. McGraw-Hill – DSP Filters. PROMPT. John Lane, Jayant Datta, Brent Karley, Jay Norwood – A Simple Approach to Digital Signal Processing. Craig Marven, Gillian Ewers. John Wiley & sons