Bài giảng Xử lý tín hiệu số: Chương 1 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo cung cấp cho học viên các kiến thức về khái niệm tín hiệu; phân loại tín hiệu: tín hiệu liên tục, tín hiệu rời rạc, tín hiệu rời rạc biên độ, tín hiệu số; hệ thống xử lý tín hiệu; quá trình chuyển đổi tương tự - số;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
BÀI GiẢNG XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Ths Nguyễn Thị Phương Thảo Email: thaont@tlu.edu.vn Sách tham khảo Digital Signal Processing, 3rd ed J.G Proakis, and D.G Manolakis Prentice Hall, 1996 Xử lý tín hiệu số Nguyễn Quốc Trung – ĐH BKHN Xử lý tín hiệu số Quách Tuấn Ngọc www.google.com Nội dung môn học Chương I Giới thiệu Chương II Tín hiệu hệ thống Chương III Biến đổi Z Chương IV Biến đổi Fourier Chương V Biến đổi DFT Kiểm tra đánh giá Điểm trình: tập nhà, tập lớn: (30%) Kiểm tra cuối kỳ: (70%) Chương I Giới thiệu Đối tượng xử lý tín hiệu số Tín hiệu (signal): tiếng nói, hình ảnh, âm thanh, âm nhạc, video, tín hiệu radar, tín hiệu, điện tim đồ,v.v… Xử lý (Processing): thao tác, phép tốn tác động lên tín hiệu nhằm thu thơng tin mong muốn Xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing): phân tích, xử lý, tách thơng tin tín hiệu (biểu diễn dạng số) Một số ứng dụng lĩnh vực XLTHS Xử lý ảnh Nhận dạng ảnh Nhận dạng vân tay Bản đồ vệ tinh (ứng dụng dự báo thời tiết) Robot VN: Hệ thống tự động nhận dạng xe vào PM nhận dạng văn (VnDoc) Viễn thông Video conference Truyền số liệu Xử lý tiếng nói/âm Tổng hợp nhận dạng tiếng nói Text to speech Speech to text Nhận dạng người nói Ứng dụng hệ thống điều khiển VN: PM Điều khiển máy tính giọng nói Vspeech PM nhận dạng tiếng nói VnVoice Chương I Giới thiệu Một số khái niệm Phân loại tín hiệu Hệ thống XLTH Tổng kết Một số khái niệm Tín hiệu: đại lượng vật lý biến đổi theo thời gian, không gian… Về mặt tốn học, tín hiệu hàm hay nhiều biến số độc lập Ví dụ: s1(t) = 5t s2(t) = 2t2 + s(x,y) = + 2xy – 10y2 s1(t), s2(t): t/h chiều s(x,y): t/h chiều Một số khái niệm Hầu hết tín hiệu tự nhiên dạng tín hiệu tương tự Ví dụ thực tế: Âm thanh, tiếng nói, Tín hiệu từ máy điện tâm đồ, điện não đồ Hình ảnh, video Dịng điện, điện áp … Phân loại tín hiệu Tín hiệu rời rạc Tín hiệu liên tục Là hàm Vk biến rời rạc tk (với k số nguyên): Vk = V(tk) 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 Lấy mẫu Voltage [V] Voltage [V] Là hàm liên tục V biến số liên tục t (thời gian, không gian, v.v…).VD: V(t) 0.1 -0.1 -0.1 -0.2 -0.2 time [ms] Tín hiệu liên tục liên tục theo biến số (biến số liên tục) 10 ts ts sampling time, tk [ms] 10 Tín hiệu tương tự lấy mẫu thời điểm cách khoảng thời gian ts gọi chu kỳ lấy mẫu Tần số lấy mẫu fS = 1/ tS tk=k.ts (với k số nguyên) Tín hiệu rời rạc rời rạc theo biến số Phân loại tín hiệu Tín hiệu rời rạc biên độ Tín hiệu số Các giá trị mẫu làm tròn theo mức lượng tử biên độ Các mức lượng tử biên độ mã hóa dạng chuỗi bit 0, Mã hóa dùng bit Quá trình chuyển đổi tương tự - số 0.3 0.3 0.2 0.2 Voltage [V] Voltage [V] Lượng tử theo biến số (t – thời gian) 0.1 -0.1 Lượng tử theo biên độ Mã hóa 0.1 ts -0.1 -0.2 -0.2 time [ms] 10 Tín hiệu tương tự sampling time, tk [ms] 10 Tín hiệu rời rạc Tín hiệu lượng tử biên độ Tín hiệu số Phân loại tín hiệu Tín hiệu tất định tín hiệu hồn tồn biểu diễn hàm tốn học biến độc lập Tín hiệu ngẫu nhiên tín hiệu mà ta khơng thể biết trước hành vi (khơng thể biểu diễn dạng hàm toán học) Chúng đặc trưng thông số thống kê tần số Một số khái niệm Hệ thống thiết bị vật lý thực tác động lên tín hiệu VD: lọc loại bỏ nhiễu tạp âm tín hiệu Xử lý tín hiệu: ta cho tín hiệu qua hệ thống, hệ thống tác động lên tín hiệu, tác động đc gọi XLTH Mục đích: Thu lượng tin tức Biến đổi tín hiệu theo u cầu Thành phần HT XLTH Phân loại hệ thống xử lý tín hiệu dựa tính chất tín hiệu vào – Tín hiệu tương tự Tín hiệu số Tín hiệu tương tự A/D converter Tín hiệu số Hệ thống tương tự Tín hiệu tương tự Hệ thống Tín hiệu số số Hệ thống số Tín hiệu số D/A converter Tín hiệu tương tự Ví dụ hệ thống XLTH V ms V Bộ lọc tương tự làm trơn ms A A k ms V Bộ xử lý tín hiệu số D/A Bộ lọc Tái tạo tín hiệu ms MiỀN TƯƠNG TỰ V A/D MiỀN SỐ k MiỀN TƯƠNG TỰ Tín hiệu vào So sánh DSP ASP Tín hiệu xử lý trực tiếp dạng tương tự (ASP - Analog Signal Processing) chuyển thành tín hiệu số xử lý dạng số (DSP – Digital Signal Processing) Tuy nhiên việc xử lý tín hiệu dạng tương tự gặp số khó khăn sau: Khó thiết kế chế tạo Hệ thống chịu tác động cao môi trường Không đảm bảo Khả lưu trữ không lớn Độ tin cậy So sánh DSP ASP Các phương tiện kỹ thuật số đời ngày phát triển mạnh mẽ Truyền hình Các hệ thống thơng tin di động Mạng Internet Các thiết bị kỹ thuật số (camera, điện thoại, máy tính,…) Các hệ thống xử lý tín hiệu số loại bỏ hoàn toàn hạn chế hệ thống XLTH tương tự Khi có vấn đề tín hiệu ln nghĩ hệ thống XLTH số trước Môn học XLTHS Đối tượng: Tín hiệu hệ thống rời rạc Các cơng cụ biến đổi tín hiệu: Biến đổi Z Biến đổi Fourier Biến đổi Fourier rời rạc Bộ lọc IIR FIR Cung cấp khái niệm, công cụ để XLTHS Từ khóa Digital: Số Analog: Tương tự Processing: Xử lý Signal: Tín hiệu Discrete: Rời rạc DSP-Digital Signal Processing ASP-Analog Signal Processing Transform: Biến đổi System: Hệ thống Conversion Một số công cụ kiến thức Toán học: Chuỗi Số phức, cách biểu diễn số phức Tích phân, vi phân … Matlab, ứng dụng Matlab lập trình số phép biến đổi ... tk [ms] 10 Tín hiệu rời rạc Tín hiệu lượng tử biên độ Tín hiệu số Phân loại tín hiệu Tín hiệu tất định tín hiệu hồn tồn biểu diễn hàm tốn học biến độc lập Tín hiệu ngẫu nhiên tín hiệu mà... tức Biến đổi tín hiệu theo u cầu Thành phần HT XLTH Phân loại hệ thống xử lý tín hiệu dựa tính chất tín hiệu vào – Tín hiệu tương tự Tín hiệu số Tín hiệu tương tự A/D converter Tín hiệu số Hệ... Prentice Hall, 19 96 Xử lý tín hiệu số Nguyễn Quốc Trung – ĐH BKHN Xử lý tín hiệu số Quách Tuấn Ngọc www.google.com Nội dung môn học Chương I Giới thiệu Chương II Tín hiệu hệ thống Chương III