Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Przetwarzanie sygnałów 1 (moduł)
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIAK-1-302-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Akustyczna
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Kowalczyk Konrad (konrad.kowalczyk@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot daje podstawy zrozumienia teorii sygnałów oraz uczy przetwarzania sygnałów analogowych

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student zna podstawowe definicje i pojęcia z teorii sygnałów analogowych IAK1A_W16 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student umie klasyfikować sygnały i posługiwać się ich matematycznym modelowaniem Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
M_U002 Student potrafi analizować sygnały w dziedzinie czasu i częstotliwości Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
M_U003 Student potrafi projektować filtry dla sygnałów analogowych IAK1A_U22 Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
M_U004 Student potrafi interpretować informacje z literatury na temat teorii sygnałów Egzamin,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie zalety matematycznego modelowania systemów przetwarzania sygnałów multimedialnych Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 28 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe definicje i pojęcia z teorii sygnałów analogowych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie klasyfikować sygnały i posługiwać się ich matematycznym modelowaniem - + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi analizować sygnały w dziedzinie czasu i częstotliwości - + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi projektować filtry dla sygnałów analogowych + + - - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi interpretować informacje z literatury na temat teorii sygnałów + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie zalety matematycznego modelowania systemów przetwarzania sygnałów multimedialnych - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 44 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 43 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
Teoria sygnałów

1. Klasyfikacja sygnałów i ich modele matematyczne
Sygnały analogowe, dyskretne i cyfrowe. Sygnały jedno i dwuwymiarowe.

2. Przestrzenie funkcyjne sygnałów
Odległości między sygnałami w różnych przestrzeniach. Norma sygnałów. Iloczyn skalarny.

3. Reprezentacja sygnałów
Reprezentacja przy pomocy sygnałów elementarnych. Baza przestrzeni sygnałów. Ortonormalna reprezentacja sygnałów. Zastosowanie funkcji Haara, Walsha i funkcji trygonometrycznych. Rozdzielanie zmiennych w reprezentacji sygnałów dwuwymiarowych.

4. Analiza częstotliwościowa sygnałów
Szereg i transformacja Fouriera. Widma sygnałów. Własności transformacji Fouriera. Przykłady transformat Fouriera. Uogólniona transformacja Fouriera.

5. Lokalna analiza widmowa sygnałów: okna i transformacja Gabora
Analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów akustycznych. Krótko-czasowa transformacja Fouriera. Własności okien. Definicja transformacji Gabora.

6. Podstawy teorii falek
Przykłady falek i funkcji skalujących. Postulaty Mallata i Meyera. Dekompozycja i rekonstrukcja sygnałów akustycznych. Definicja transformacji falkowej ciągłej i dyskretnej. Widmo falkowe.

7. Filtry analogowe
Modele matematyczne filtrów. Definicja transmitancji. Odpowiedzi impulsowe i charakterystyki częstotliwościowe filtrów. Rzeczywiste filtry dolnoprzepustowe. Metody projektowania filtrów analogowych.

Ćwiczenia audytoryjne (28h):
Teoria sygnałów

1. Klasyfikacja sygnałów i ich modele matematyczne – Elementarne sygnały analogowe jednowymiarowe, operacje skalowania i przesunięcia sygnałów.

2. Przestrzenie funkcyjne sygnałów – Odległości między sygnałami w różnych przestrzeniach. Norma sygnałów. Iloczyn skalarny.

3. Reprezentacja sygnałów – Reprezentacja przy pomocy sygnałów elementarnych. Baza przestrzeni sygnałów. Ortonormalna reprezentacja sygnałów. Zastosowanie funkcji Haara, Walsha i funkcji trygonometrycznych.

4. Analiza częstotliwościowa sygnałów – Szereg i transformacja Fouriera. Widma sygnałów. Własności transformacji Fouriera. Przykłady transformat Fouriera. Uogólniona transformacja Fouriera. Interpretacja widma.

5. Lokalna analiza widmowa sygnałów – Analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów akustycznych. Krótko-czasowa transformacja Fouriera. Własności okien. Definicja transformacji Gabora.

6. Podstawy teorii falek – Przykłady falek i funkcji skalujących. Postulat Strömberga. Definicja transformacji falkowej ciągłej i dyskretnej. Widmo falkowe.

7. Filtry analogowe – Modele matematyczne filtrów. Definicja transmitancji. Odpowiedzi impulsowe i charakterystyki częstotliwościowe filtrów. Rzeczywiste filtry dolnoprzepustowe. Metody projektowania filtrów analogowych.

8. Sprawdzian końcowy

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Ćwiczenia audytoryjne są zaliczane na podstawie pracy studenta(tki) na zajęciach w trakcie całego semestru (punktowane odpowiedzi przy tablicy i aktywność), kartkówek odbywających się w trakcie trwania semestru oraz kolokwium końcowego. Forma zaliczenia poprawkowego to kolokwium poprawkowe z materiału całego semestru. Będą dwa terminy kolokwium poprawkowego.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych, Ocena końcowa jest równa ocenie z ćwiczeń audytoryjnych. Regularne uczestnictwo w wykładach może skutkować podwyższeniem oceny końcowej.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Student powinien zgłosić się do prowadzącego w celu ustalenia indywidualnego sposobu nadrobienia zaległości.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Umiejętność samodzielnego poszukiwania informacji w literaturze. Znajomość podstaw analizy matematycznej i algebry.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Jerzy Szabatin: Podstawy teorii sygnałów. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1982.
2. Jacek Izydorczyk, Grzegorz Płonka, Grzegorz Tyma: Teoria Sygnałów. Helion 1999.
3. Kajetana M. Snopek, Jacek M. Wojciechowski: Sygnały i systemy: zbiór zadań. Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej 2010.
4. Bartosz Ziółko, Mariusz Ziółko: Przetwarzanie mowy. AGH 2011.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1 K. Kowalczyk, O. Thiergart, M. Taseska, G. Del Galdo, and V. Pulkki, E.A.P. Habets, “Parametric spatial sound processing: a flexible and efficient solution to sound scene acquisition, modification and reproduction,” IEEE Signal Processing Magazine, vol. 32, No. 2, pp. 31-42, Mar. 2015

2 K. Kowalczyk, E.A.P. Habets, W. Kellermann, and P.A. Naylor, “Blind system identification using sparse learning for TDOA estimation of room reflections,” IEEE Signal Processing Letters, vol. 20, No. 7, pp. 653-656, Jul. 2013

3 K. Kowalczyk and M. van Walstijn, “Modeling frequency-dependent boundaries as digital impedance filters in FDTD and K-DWM room acoustics simulations,” J. Audio Engineering Society, vol. 56, No. 7/8, pp. 569-583, Jul./Aug. 2008

Informacje dodatkowe:

Brak