Digitalna obdelava signalov

Opis predmeta

Osnove digitalnih signalov (signali, fazorji, gradniki za digitalno obdelavo signalov, klasifikacija signalov, časovni in frekvenčni prostor). Vzorčenje (teorem o vzročenju, vzorčenje v časovnem in frekvenčnem prostoru). Časovno-diskretni sistemi (linearni časovno neodvisni diskretni sistemi, kavzalnost, diferenčne enačbe in linearni diskretni sistemi,  impulzni odziv, strukture časovno-diskretnih sistemov, možnosti realizacije). Frekvenčna analiza časovno diskretnih signalov. Diskretna Fourierova transformacija (algoritmi za izračun, hitra Fourierova transformacija, hitro računanje odziva filtrov s pomočjo FFT, okenske funkcije). Transformacija Z (transformacija Z in inverzna transformacija Z , pomen v digitalni obdelavi signalov, racionalna Z transformacija, lega polov in časovni potek signala). Analiza in sinteza časovno diskretnih sistemov v frekvenčnem prostoru (prenosna funkcija sistema, analiza sistemov z racionalno prenosno funkcijo v prostoru Z, stabilnost, frekvenčni odziv). Načrtovanje digitalnih filtrov (s končnim odzivom FIR, z neskončnim odzivom IIR).  Kvantizacija signala (analogno-digitalna pretvorba, kvantizatorji, napake kvantizacije, kvantizacija in digitalno filtriranje). Digitalna obdelava zvoka in slike. Transformacije večdimenzionalnih signalov. Zgoščevanje zvočnih, slikovnih in video signalov.

Cilji in kompetence

Spoznavanje s temeljnimi orodji za digitalno obdelavo signalov. Razumevanje postopkov in posledic zajema, analize in obdelave signalov v diskretni – digitalni obliki ter njihove rekonstrukcije v analogni prostor. Usposobljenost za izbiro primernega načina digitalnega zajema signalov, razumevanje posledic digitalizacije in poznavanje osnovne analize signalov v časovnem in frekvenčnem prostoru. Usposobljenost za uporabo osnovnih sistemov za digitalno filtriranje in izboljšavo signalov. Razumevanje digitalne obdelave signalov kot gradnika  kompleksnih digitalnih komunikacijskih naprav. Poznavanje osnovnih postopkov za digitalni zapis, obdelavo in zgoščevanje zvoka in slik.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja s teoretičnimi izhodišči in praktično naravnane laboratorijske vaje z možnostjo dela v skupini.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti usposobljeni za:

1. Poznavanje osnovnih izhodišč kompleksnega zapisa signalov.
2. Razumevanje praktičnih vidikov vzorčenja in rekonstrukcije signalov.
3. Določitev primerne vzorčne frekvence za izbran problem s področja digitalne obdelave signalov.
4. Razumevanje pomena in uporabe diskretne Fourierove transformacije.
5. Pretvarjanje med signali in sistemi v časovnem in frekvenčnem prostoru.
6. Uporabo transformacijskih postopkov za analizo diskretnih linearnih časovno neodvisnih sistemov.
7. Načrtovanje in analizo digitalnih filtrov po zbrani specifikaciji.

Reference nosilca

1. BURNIK, Urban, TASIČ, Jurij F. Človeško zaznavanje in objektivno vrednotenje zakasnitev multimedijskih storitev. Elektrotehniški vestnik, ISSN 0013-5852, 2006, letn. 73, št. 1, str. 7-12.
2. BURNIK, Urban, TASIČ, Jurij F., CAIN, Gerald. Two dimensional least square SVD algorithm. Journal on communications, ISSN 0866-5583, 1994, vol. 45, str. 80-8
3. ZALETELJ, Janez, BURNIK, Urban, TASIČ, Jurij F. Registration of satellite images based on road network map. V: 8th International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis, September 4-6, 2013, Trieste, Italy. RAMPONI, Giovanni (ur.). Proceedings of ISPA 2013, 2013, str. 49-5
4. ILENIČ, Miha, MEŽA, Marko, BURNIK, Urban. Demonstracijski razvoj algoritmov za digitalno obdelavo zvoka v Simulinku na platformi TI DSK 5510. Zbornik ERK 2012, 17.-19. september 2012, Portorož, Slovenija, ISSN 1581-4572. Ljubljana: IEEE Region 8, Slovenska sekcija IEEE, 2012, zv. A, str. 105-108.
5. BURNIK, Urban, ZAJC, Matej. Recent advances in video coding : the essential improvements from MPEG-2 to MPEG-4/AVC. V: Digital television and MPEG-4. Ljubljana: Electrotechnical Association of Slovenia, 2008.

Temeljni viri in literatura

1. Tasič, J. F., Uvod v postopke digitalne obdelave signalov, Založba FE in FRI, 2002.
2. Manolakis, Ingle, Applied Digital Signal Processing, Cambridge University Press, 2011
3. Bose, T., Digital signal and image processing, John Wiley and Sons, 2004.