Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Course of study:
2014/2015
Code:
IET-1-403-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
Ziółko Mariusz (ziolko@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Korohoda Przemysław (korohoda@agh.edu.pl)
dr inż. Gałka Jakub (jgalka@agh.edu.pl)
dr inż. Sypka Przemysław (sypka@agh.edu.pl)
dr inż. Ziółko Bartosz (bziolko@agh.edu.pl)
Ziółko Mariusz (ziolko@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu w sposób zrozumiały — m.in. poprzez środki masowego przekazu — informacji i opinii dotyczących przetwarzania sygnałów multimedialnych ET1A_K06 Participation in a discussion
Skills
M_U001 Student umie stosować narzędzia i algorytmy przetwarzania sygnałów cyfrowych ET1A_U08, ET1A_W13 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi analizować sygnały i systemy w dziedzinie czasu i częstotliwości ET1A_W18, ET1A_U08, ET1A_W13 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
M_U003 Student potrafi projektować podstawowe systemy cyfrowego przetwarzania sygnałów ET1A_W20, ET1A_W13 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
M_U004 Student potrafi interpretować informacje z literatury na temat przetwarzania sygnałów ET1A_U01, ET1A_U06, ET1A_K01 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student zna podstawowe definicje i pojęcia oraz algorytmy z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów ET1A_W18, ET1A_W20, ET1A_U08, ET1A_W13 Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu w sposób zrozumiały — m.in. poprzez środki masowego przekazu — informacji i opinii dotyczących przetwarzania sygnałów multimedialnych + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student umie stosować narzędzia i algorytmy przetwarzania sygnałów cyfrowych - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi analizować sygnały i systemy w dziedzinie czasu i częstotliwości - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi projektować podstawowe systemy cyfrowego przetwarzania sygnałów + - + - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi interpretować informacje z literatury na temat przetwarzania sygnałów + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna podstawowe definicje i pojęcia oraz algorytmy z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (30 godzin) oraz ćwiczeń laboratoryjnych (30 godzin).

Wykłady

1. Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów – 3 godziny

Próbkowanie sygnałów, twierdzenie Shanona, aliasing. Konwersja analogowo-cyfrowa i cyfrowo-analogowa. Szum kwantyzacji.

2. Analiza częstotliwościowa sygnałów cyfrowych – 6 godzin

Porównanie analizy częstotliwościowej sygnałów analogowych i dyskretnych. Dyskretna transformacja Fouriera i jej własności. Odwrotna dyskretna transformacja Fouriera. Dyskretna transformacja Fouriera obrazów cyfrowych. Szybka transformacja Fouriera. Schemat motylkowy. Okresowość widm dyskretnych. Efektywność algorytmów.

3. Filtry cyfrowe – 15 godzin

Definicja i własności z-transformacji. Związki pomiędzy z-transformacją i transformacją Fouriera. Kształtowanie widm przez systemy liniowe. Filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR), ich własności i charakterystyki częstotliwościowe. Filtry z liniową i afiniczną charakterystyką fazową. Metody projektowania filtrów FIR. Filtry z nieskończoną odpowiedzią impulsową (IIR). Stabilność filtrów IIR. Projektowanie filtrów IIR w oparciu o metody projektowania filtrów analogowych. Optymalizacyjne metody projektowania filtrów IIR. Filtracja obrazów cyfrowych.

4. Banki filtrów i teoria falek – 4 godziny

Podstawy teorii falek. Teoria falek w przetwarzaniu sygnałów cyfrowych. Postulaty Mallata i Meyera. Podpróbkowanie i nadprobkowanie. Dyskretna transformacja falkowa. Filtracja podpasmowa i banki filtrów. Zastosowanie metod falkowych do częstotliwościowej analizy obrazów.

5. Podstawowe metody kompresji sygnałów akustycznych – 2 godziny

Definicje kompresji bezstratnej i stratnej. Kodowanie predykcyjne i entropowe. Sprawność kodowania. Kodowanie Huffmana. Kodowanie arytmetyczne. Kwantyzacja skalarna i wektorowa. Kodowanie transformatowe. Dyskretna transformacja kosinusowa.

Laboratory classes:

Ćwiczenia laboratoryjne

1. Próbkowanie i dyskretna transformacja Fouriera – 8 godzin – przykłady zastosowania twierdzenia o próbkowaniu oraz podpróbkowaniu, interpretacja uzyskanych wyników. Właściwości oraz interpretacja wyników dyskretnej transformacji Fouriera, w szczególności w odniesieniu do ciągłej transformacji Fouriera.
2. Podsumowanie wiedzy i umiejętności praktycznych dla punktu 1 – 2 godziny – kolokwium.
3. Filtry o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej – 8 godzin – dyskretny splot liniowy i kołowy, filtracja z wykorzystaniem dyskretnej transformacji Fouriera. Transformacja z – przykłady zastosowań i interpretacji. Projektowanie i właściwości oraz przykłady zastosowań dla filtrów o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej.
4. Podsumowanie wiedzy i umiejętności praktycznych dla punktu 3 – 2 godziny – kolokwium.
5. Dyskretne transformacje i kodowanie – 8 godzin – dyskretna transformacja falkowa oraz transformacja kosinusowa, przykłady, interpretacja wyników. Kodowanie kompresyjne bezstratne i stratne – metoda predykcyjna, kodowanie Huffmana i arytmetyczne. Zastosowania transformacji falkowej i kosinusowej w kodowaniu stratnym, efekty kwantyzacji wartości współczynników transformat dla sygnałów akustycznych i obrazów.
6. Podsumowanie wiedzy i umiejętności praktycznych dla punktu 5 – 2 godziny – kolokwium.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 146 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation for classes 50 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium oraz z egzaminu.
2. Ocena końcowa jest równa ocenie z egzaminu, jeżeli ocena z laboratorium jest co najwyżej różna o 1 od oceny z egzaminu. W przeciwnym wypadku ocena końcowa jest średnią arytmetyczną oceny z laboratorium i egzaminu. Jeżeli wartość średnia nie odpowiada obowiązującej skali ocen, ocena końcowa jest zaokrągleniem wartości średniej w kierunku oceny z egzaminu.

Prerequisites and additional requirements:

· Umiejętność samodzielnego poszukiwania informacji w literaturze
· Znajomość podstaw analizy matematycznej i algebry.
· Znajomość metod analogowego przetwarzania sygnałów (teorii sygnałów)
· Umiejętność posługiwania się Matlabem

Recommended literature and teaching resources:

1. Bartosz Ziółko, Mariusz Ziółko: Przetwarzanie mowy. AGH 2011.
2. Tomasz Zieliński: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. WKŁ 2005.
3. Richard G. Lyons: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, WKŁ 1999, 2000.
4. Dag Stranneby: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. BTC 2004.
5. Włodzimierz Kwiatkowski: Wstęp do cyfrowego przetwarzania sygnałów. Warszawa 2003.
6. Marian Pasko, Janusz Walczak: Teoria sygnałów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1999.
7. Jacek Izydorczyk, Grzegorz Płonka, Grzegorz Tyma: Teoria Sygnałów. Helion 1999.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None