CHUONG 1 - TONG QUAN DSP

Bài giảng mơn học: XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Nội dung mơn học: Chương 1: Ơn tập - LTTH Chương 2: Tổng quan xử lý số tín hiệu Chương 3: Lấy mẫu khơi phục tín hiệu Chương 4: Tín hiệu hệ thống rời rạc Chương 5: Xử lý tín hiệu miền thời gian Chương 6: Biến đổi Z Chương 7: Xử lý tín hiệu miền tần số Phân bố thời gian: Lý thuyết: 45 tiết (Lý thuyết, Bài tập, Kiểm tra) Three Questions about Digital Signal Processing Q1: WHAT is DSP? How to understand the concept of digital signal processing? What is the relationship between other courses, signal and system, etc Q2: WHY is DSP? WHY we need DSP? It’s advantages and disadvantages? Q3: HOW to DSP? General procedure of DSP How to implement DSP algorithm Introduction Basic Concepts about Signal Definition A Signal carries information and can be described as a function of independent variables in mathematics y ( t ) = sin ( 2π × 500 × t ) I = B ( x, y ) Classification of Signal Analog Time VS Digital continuous discrete Amplitude continuous discrete ADC In the last course, we only consider time continuous signal problem In this course, amplitude quantization problem will be learned So, the signal is discrete-time signal in a strict manner CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1.1 Xử lý tín hiệu tương tự xử lý tín hiệu số : Xử lý tín hiệu q trình dùng mạch điện, điện tử, máy tính,…tác động lên tín hiệu  tạo tín hiệu theo cách mong muốn Có cách xử lý: Xử lý tín hiệu tương tự ASP Xử lý tín hiệu số DSP CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1.1 Xử lý tương tự xử lý số tín hiệu: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống DSP: Chức khối sơ đồ:  Bộ tiền lọc (pre-filtter hay anti-alias filter): lọc thông thấp, dùng để giới hạn phổ tín hiệu  chống tượng chồng lấn phổ  Bộ hậu lọc (post-filter hay reconstruction filter): lọc thông thấp, dùng để loại bỏ thành phần phổ ảnh CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU  Ví dụ xử lý tín hiệu số: CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1.3 Phân loại hoạt động xử lý số tín hiệu: Phân tích tín hiệu:  Liên quan đến việc đo lường, quan sát tính chất tín hiệu  Tiếp cận miền tần số  Ứng dụng: phân tích phổ, nhận dạng giọng nói,vv… CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1.3 Phân loại hoạt động xử lý số tín hiệu (tt): Lọc tín hiệu:  Liên quan đến quan hệ “tín hiệu vào-tín hiệu ra”  Tiếp cận miền thời gian  Ứng dụng: lọc nhiễu, phân tách dải tần số, vv… 10 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1.4 Các ưu điểm phương pháp xử lý số tín hiệu:  Đáp ứng yêu cầu xử lý phức tạp, linh hoạt mềm dẻo  Khả xử lý ổn định  Có thể phát triển dùng phần mềm chạy PC  Dể dàng hiệu chỉnh thời gian thực  Tín hiệu số thuận lợi việc lưu trữ, truyền thông  Hệ thống DSP có giá thành ngày thấp 1.5 Một số ứng dụng phương pháp xử lý số tín hiệu:     Xử lý ảnh Xử lý tiếng nói/ âm Viễn thơng (lọc nhiễu, ghép kênh số, nén liệu,…) Đo lường, điều khiển,vv… 11 Practical, Inexpensive DSP System Pentium Computer Record Player “Cool Edit” Waveform Editor Stereo Amplifier D Sound Card A/D Left Channel S Sound Card D/A P Tape Deck Right Channel Multichannel (Stereo) Signals Radio Analog/ ContinuousTime Signals Digital/ DiscreteTime Signals Digital Signal Processing: 1) Noise Reduction -Digital Filtering, etc 2) Signal Compression -MP3, JPEG/MPEG Image, etc 3) Spectral Analysis (e.g., FFT) 12 Electronic “Fax” via Portable Document Format Digital Signal: Scanned Hard Copy Far more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often Encountered 700 KB Far more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often Encountered 700 KB Far more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often Encountered 700 KB You’ve Got Mail: Adobe Acrobat PDF DSP LZW Lossless Compression Almost 10:1 Email via Internet e.g Concatenate in Adobe Acrobat PDF Lempel–Ziv–Welch (LZW) is a universal lossless data compression algorithm created by Abraham Lempel, Jacob Ziv, and Terry Welch Far more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often EncounteredFar more Complex Acoustic Waveforms are often Encountered ~ 700 KB for Total Document 13 MORE APPLICATIONS The DSP compresses the digital signals and removes background noise When you speak, your voice is picked up by an analog sensor in the cell phone’s microphone An analog-to-digital converter chip converts your voice, which is an analog signal, into digital signals, represented by 1s and 0s In the listener’s cell phone, a digital-to-analog converter chip changes the digital signals back to an analog voice signal Your voice exits the phone through the speaker 14 How to Learn ? Interactive, Dynamic Virtual Lab 04/10/17 16 Multimedia 04/10/17 17 Matlab www.mathworks.com Signal Processing Web Sites • • • • • DSP an Rice: http://www-dsp.rice.edu/ DSP at MIT: http://www.rle.mit.edu/ Connexions at Rice: http://cnx.org/ OCW at MIT: Georgia Tech, Univ of Illinois, University of Texas, Princeton, Stanford HOW TO GET WHAT YOU WANT ? WANTED ! Keywords: Digital Signal Processing 22 ... speaker 14 How to Learn ? Interactive, Dynamic Virtual Lab 04 /10 /17 16 Multimedia 04 /10 /17 17 Matlab www.mathworks.com Signal Processing Web Sites • • • • • DSP an Rice: http://www -dsp. rice.edu/ DSP. .. tín hiệu số DSP CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1. 1 Xử lý tương tự xử lý số tín hiệu: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống DSP: Chức khối sơ đồ:  Bộ tiền lọc (pre-filtter hay anti-alias filter):... dạng giọng nói,vv… CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 1. 3 Phân loại hoạt động xử lý số tín hiệu (tt): Lọc tín hiệu:  Liên quan đến quan hệ “tín hiệu vào-tín hiệu ra”  Tiếp cận miền thời