Embed Size (px)
Citation preview
Dep
arta
men
to d
e El
ectró
nica
e T
elec
omun
icaç
ões d
a U
nive
rsid
ade
de A
veiro
D
epar
tam
ento
de
Elec
tróni
ca e
Tel
ecom
unic
açõe
s da
Uni
vers
idad
e de
Ave
iro
Processamento Digital de Sinal
José Vieira e Ana Tomé Departamento de Electrónica,
Telecomunicações e Informática Universidade de Aveiro
2
Processamento Digital de Sinal
O que é? Para que serve? Porquê eu? O que vou aprender?
3
Processamento Digital de Sinal em Tempo Real
ADC DSP DAC01001001.. 110110011..
CLK
4
Conversão Analógico Digital
LPFb bits
x(t)
fa
A/DxL(t) xq(n)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
5
Vantagens dos sistemas de PDS
• Funcionamento repetível • O processamento de um sinal digital pode ser decomposto numa
sequência de operações elementares: • Somas, produtos e deslocações da dados
• Não sofre da variabilidade inerente aos componentes analógicos • Flexibilidade
• Na maior parte dos casos os algoritmos de PDS são realizados recorrendo a software
• Para realizar um algoritmo diferente basta usar outro programa • Podem-se construir sistemas de processamento digital muito
complexos
Dep
arta
men
to d
e El
ectró
nica
e T
elec
omun
icaç
ões d
a U
nive
rsid
ade
de A
veiro
D
epar
tam
ento
de
Elec
tróni
ca e
Tel
ecom
unic
açõe
s da
Uni
vers
idad
e de
Ave
iro
Para que serve o Processamento Digital de Sinal?
Os DSPs à nossa volta
7
Aplicações do PDS
• Processamento de voz • Compressão de voz • Reconhecimento de
Voz • Identificação do orador • Síntese de Voz • Cancelamento de Eco • Localização do orador
8
Aplicações de PDS
• Processamento de áudio • Compressão (MP3) • “Surround”
• Processamento de imagem • Compressão de imagem (MPEG, JPEG) • Reamostragem • Detecção de faces • Detecção de movimento
9
Aumento da Dimensão de uma Imagem
?
10
Aumento da Dimensão de uma Imagem
• Repetição do valor dos pixéis
11
Aumento da Dimensão de uma Imagem
• Utilização da interpolação para obter a imagem aumentada
12
Aplicações do PDS nas Comunicações
• Modems • Linha telefónica • Cabo • ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) • Equalizadores de canal • Modulação
• Comunicações móveis • Compressão de voz – ADPCM, GSM (ACELP) • “Beam forming”
• “Software Radio” e “Cognitive Radio”
Aplicações do PDS nas Comunicações
13
14
Aplicações de PDS nos PCs
• Codecs de áudio e vídeo • Placas de som
• Síntese de instrumentos • Efeitos áudio: eco, reverberação, etc. • Compressão de sinais áudio • Efeitos 3D
• Discos duros • Controlo do motor • Equalização do canal de gravação • Algoritmos de correcção de erros
15
Aplicações militares do PDS
• Radar • “Synthetic aperture radars” • “Arrays” de antenas
• Sonar • Detecção de obstáculos • Oceanografia
• Controlo de mísseis • Guerra electrónica
16
• Sonar de Baixo Custo
Detecção de Obstáculos com Ultra-sons
17
Aplicações bio-médicas do PDS
• ECG – Electrocardiograma • Ultrasons (ecografias) • Audição
• Implantes cócleares • Próteses auditivas
• TAC – Tomografia Axial Computarizada • Ressonância Magnética
18
Ecografia 4D
19
Implantes Cócleares
Implantes Cócleares
20 http://www.hei.org/research/shannon/simulations/
21
Aplicações Industriais do PDS
• Controlo de motores eléctricos • Controlo de fontes de alimentação • ABS – Anti-lock Braking System • Controlo de tracção
Dep
arta
men
to d
e El
ectró
nica
e T
elec
omun
icaç
ões d
a U
nive
rsid
ade
de A
veiro
D
epar
tam
ento
de
Elec
tróni
ca e
Tel
ecom
unic
açõe
s da
Uni
vers
idad
e de
Ave
iro
O que vou aprender?
• Programa • Conteúdos
23
Objectivos de PDS
• Entender a utilidade das transformações lineares e da análise de Fourier em electrónica e telecomunicações.
• Compreender a utilidade dos modelos estocásticos. • Adquirir uma visão integradora do processamento de sinal
determinístico e estocástico e as suas aplicações em electrónica e telecomunicações.
• Saber aplicar estes conceitos para representar eficientemente informação.
• Mostrar que o PDS é uma tecnologia que potencia o desenvolvimento de produtos mais competitivos e “inteligentes”.
24
Tópicos das aulas teóricas
• Módulo 1 – Série de Fourier (revisões) • Módulo 2 – Transformada de Fourier e DFT (revisões) • Módulo 3 – Amostragem (revisões) • Módulo 4 – Transformada Z (revisões) • Módulo 5 – Projecto de Filtros Digitais • Módulo 6 - Sistemas Multicadência • Módulo 7 - Bancos de Filtros • Módulo 8 - Sinais Bidimensionais • Módulo 9 - Processos Estocásticos • Módulo 10 - Análise Espectral • Módulo 11 - Mínimos Quadráticos • Módulo 12 - Filtragem Adaptativa
25
Aulas Práticas
• Trab 1 – Síntese de Instrumentos e Séries de Fourier
• Trab 2 - Challenge sobre modulação digital • Trab 3 - Decimação e Interpolação • Trab 4 - Mini projecto sobre bancos de
filtros • Trab 5 - Challenge sobre Identificação de
Sistemas
26
Avaliação
• Trabalhos Práticos + TPC: 40% • Exame: 60% • Nota mínima de 7 valores no exame e
na prática
27
Trabalhos Para Casa
• Objectivo: guiar o estudo dos alunos ao longo do semestre.
• Disponíveis na página www da disciplina.
28
Página WWW de PDS
http://www.ieeta.pt/~vieira/pds Laboratório de Processamento de Sinal
29
Bibliografia
• Tomás Oliveira e Silva, "Apontamentos de Processamento Digital de Sinal".
• Leland B. Jackson, “Signals, Systems and Transforms”, Addison Wesley.
• José M. N. Vieira, "Matlab num Instante". • S. J. Orfanidis, "Introduction to Signal Processing",
Prentice-Hall, 2010. • Prandoni, P. and Vetterli, M., "Signal Processing for
Communications", CRC Press, 2008. • Proakis Manolakis, “Digital Signal Processing”, Prentice
Hall, 2007.
30
31
Eu ouço, e eu esqueço Eu vejo, e eu lembro
Eu faço, e eu compreendo
32
