GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ MATLAB

GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ MATLAB

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VỀ

XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ

MATLAB

Xử lý tín hiệu số là gì

 Digital Signal Processing (DSP): đề cập đến các

phép toán xử lý các dãy số để có được các thông tin cần thiết như phân tích, biến đổi tín hiệu sang

 Thay đổi hoặc phân tích tín hiệu (thông tin) được

biểu diễn dưới dạng các chuỗi số, tín hiệu xuất phát

từ thế giới thực

Ưu điểm của xử lý tín hiệu số

 So với xử lý tín hiệu tương tự, xử lý tín hiệu

số có nhiều ưu điểm như :

 Độ chính xác cao, sao chép trung thực, tin cậy

 Tính bền vững: không chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ hay thời gian

 Linh hoạt và mềm dẻo: thay đổi phần mềm có thể thay đổi các tính năng phần cứng

 Thời gian thiết kế nhanh, các chip DSP ngày càng hoàn thiện và có độ tích hợp cao

Khái niệm về tín hiệu

 Tín hiệu là tín hiệu là dạng biểu diễn vật lý của

thông tin Về mặt toán học: tín hiệu được biểu diễn bởi hàm của một hoặc nhiều biến số độc lập

Tín hiệu đa kênh

 Tín hiệu đa kênh: gồm nhiều Tín hiệu thành phần, cùng chung mô tả một đối tượng nào

đó (thường được biểu diễn dưới dạng vector)

 Tín hiệu âm thanh Stereo

 Tín hiệu điện tim (ECG – ElectroCardioGram)

 Tín hiệu ảnh màu RGB

Tín hiệu đa chiều

 Tín hiệu đa chiều: biến thiên theo nhiều hơn một biến độc lập

 Tín hiệu hình ảnh 2 chiều (x, y)

 Tín hiệu TV trắng đen 3 chiều (x, y, t)

 Có Tín hiệu vừa đa kênh và đa chiều

 Tín hiệu TV màu: 3 kênh

Mô hình màu RGB

RGB: Red (đỏ),

Green (xanh lá cây),

Blue (xanh lam)

Ba màu gốc trong

các mô hình ánh

sáng bổ sung

Tín hiệu liên tục

 Tín hiệu liên tục x(t) là tín hiệu có biến thời gian t liên tục

Tín hiệu rời rạc

 Tín hiệu rời rạc x(nT) là tín hiệu có biến thời gian gián đoạn t = nT

Phân loại tín hiệu

 Tín hiệu tương tự là tín hiệu liên tục có

biến thời gian và giá trị liên tục

 Tín hiệu rời rạc là tín hiệu có biến thời gian

gián đoạn t = nT

 Tín hiệu lượng tử là tín hiệu chỉ nhận các

giá trị xác định bằng số nguyên lần một giá trị

cơ sở gọi là giá trị lượng tử.

 Tín hiệu số là tín hiệu có biến thời gian và

giá trị rời rạc

Loại tín hiệu theo biến biên độ và thời gian

Tín hiệu tương tự (analog)

Tín hiệu rời rạc (lấy mẫu)

Tín hiệu lượng tử Tín hiệu số

Biên độ Liên tục Liên tục Rời rạc Rời rạc

Thời gian Liên tục Rời rạc Liên tục Rời rạc

Tín hiệu số

nT nT nT

0 2 4

0 2 4 0

x(t)

x(n T )

x(n T )

1 0 1

Ví dụ:

Số hóa tín

hiệu tương tự

Tín hiệu rời rạc

 Tín hiệu rời rạc chỉ xác định ở những thời điểm gián đoạn t =

nT, không xác định trong các khoảng thời gian ở giữa hai

điểm gián đoạn

 Có thể biến đổi tín hiệu liên tục x(t) thành tín hiệu rời rạc

x(nT), quá trình đó được gọi là rời rạc hóa tín hiệu liên tục

 Tín hiệu rời rạc được biểu diễn bằng một dãy các giá trị với phần tử thứ n được ký hiệu x(n).

Với T s – chu kỳ lấy mẫu và n – số nguyên

Mô hình biểu diễn tín hiệu rời rạc

(tiếp)

 Tín hiệu được biểu diễn dưới dạng chuỗi số được gọi là mẫu (sample)

 Giá trị của mẫu thường được viết như x(n) với n là

một số nguyên trong khoảng

 X(n) chỉ xác định với giá trị nguyên n và không xác

định với các giá trị không nguyên n

 Một tín hiệu rời rạc được viết {x(n)}

9 2 , 7 3 ,

2 0 , 1 1 , 2 2 , 2 0 ,

{ )}

 Dãy xung đơn vị:

:

0

0

:

1 )

0

0

:

1 )

1 - N

: )

Một số dãy rời rạc căn bản (tiếp)

 Dãy dốc đơn vị:

 Dãy hàm mũ thực:

0

: 0

0

: )

e

n

 Dãy sin:

) sin(

)

0 :

0

0

: )

r

-2 -1 0 1 2 3

3 2

a Năng lượng dãy x(n):

1

)

( )

(

Nếu ∞>Ex>0 thì x(n) gọi

là tín hiệu năng lượng

Nếu ∞>Px>0 thì x(n) gọi

là tín hiệu công suất

Năng lượng và công suất tín hiệu

• Đổi biến số n ->k: x(k) & h(k)

• Gập h(k) qua trục tung, được h(-k)

• Dịch h(-k) đi n đơn vị: sang phải nếu n>0, sang trái nếu n<0 được h(n-k)

• Nhân các mẫu 2 dãy x(k) và h(n-k) và cộng lại

Tổng chập 2 tín hiệu

GiỚi thiệu về lập trình Matlab

Giới thiệu Matlab

Đặc điểm của Matlab

 MATLAB là môi trường lập trình dùng để tính toán

kỹ thuật, không đòi hỏi biết nhiều thủ tục

 Ngôn ngữ matlab khá giống ngôn ngữ C, và các

chương trình của matlab có thể được dịch thành

chương trình C

 Tổ chức bộ nhớ để lưu trữ các mảng rất tốt, các tính toán trên mảng được matlab thực hiện cực kỳ

nhanh

 Có thể nhanh chống thấy được kết quả của từng

lệnh, nên dễ dàng kiểm tra chương trình

Giao diện Matlab

backspace, delete xoá ký tự trước, sau

home, end về đầu, cuối dòng lệnh

Biểu thức ( expression ) trong Matlab

 Một biểu thức trong Matlab chứa các:

Biến (variable)

 Không cần khai báo kiểu, số chiều, độ dài biến.

 Mỗi khi một cái tên mới xuất hiện với phép gán, Matlab tạo biến và cấp phát bộ nhớ cho nó.

 Ví dụ: sosv = 110 tạo một biến tên sosv (là một

 Tên biến:

 Bắt đầu bằng 1 chữ cái, tiếp theo là chữ cái, chữ số hoặc dấu gạch dưới “_” Các chữ cái phân biệt chữ hoa, chữ thường.

 Ví dụ:

 Hợp lệ: “x”, “a_b1”, “v1”

 Không hợp lệ: “_a”, “1x”, “abc*”

 Biến đặc biệt “ans”:

 lưu giá trị phép toán vừa tính.

 Lệnh “who” và “whos”:

 cho biết thông tin về các biến đang hiện hữu

Kiểu số trong Matlab

Hằng số ( constant ) trong Matlab

Xoá giá trị của biến

 Xoá biến x là xoá vùng nhớ đã cấp phát cho

Hàm ( function )

các hàm toán học, từ sơ cấp đến cao cấp.

exp(), …

Matlab Ví dụ: gamma(), sinh(), …

hàm built-in Ngược lại, ta có thể xem và chỉnh sửa source code của các hàm lưu trong các

Xem trợ giúp (Help)

Alphabetical List hoặc tìm

trong Index

Tìm hiểu về một vấn đề gì Chẳng hạn Help \

HẾT CHƯƠNG 1