Detail předmětu

Číslicové zpracování signálů (v angličtině)

FIT-CZSaAk. rok: 2020/2021

Úvod do číslicového zpracování signálů, vzorkování a kvantování, Frekvenční analýza číslicových signálů, Principy číslicových filtrů, Návrh číslicových filtrů, Praktická implementace číslicových filtrů, Zpracování signálů ve frekvenční oblasti, Zpracování v pod-pásmech, změny vzorkovací frekvence, Vlnková analýza a syntéza, Náhodné signály, Reprezentace ve stavovém prostoru, Identifikace systémů, Wienerovo a Kalmanovo filtrování, Zpracování vektorových signálů.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Způsob a kritéria hodnocení

  • vyřešení a odevzdání dvou domácích úkolů během semestru (po 7b, celkem 14b) 
  • půlsemestrální zkouška (15b)  
  • odevzdání a presentace projektu (20b) 
  • semestrální zkouška 51b, nutno absolvovat nejméně na 17b.

Učební cíle

Občerstvit základní znalosti signálů a systémů a seznámit studenty s pokročilejšími tématy souvisejícími s umělou inteligencí, kyberfyzikálními systémy, zpracováním zvuku a řeči, a dalšími oblastmi. Poskytnout studentům vhled do matematického formalismu umožňujícího porozumění časopiseckým a konferenčním článkům o zpracování signálů a usnadňujícího samostatnou práci ve zpracování signálů. Poskytnout studentům dostatečné praktické znalosti pro implementaci a integraci algoritmů zpracování signálů.

Doporučená literatura

Jan J., Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, VUT v Brně, VUTIUM, 2002, ISBN 80-214-1558-4.
Mallat S, A Wavelet Tour of Signal Processing (Third Edition), Academic Press, 2009, ISBN 9780123743701
Oppenheim A.V., Wilski A.S.: Signals and systems, Prentice Hall, 1997.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program IT-MGR-1H magisterský navazující

    obor MGH , 0 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MGMe , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Otto Fučík
M.Sc. Johan Andréas Rohdin, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do číslicového zpracování signálů, vzorkování a kvantování
  2. Frekvenční analýza číslicových signálů - DTFT, DFT and FFT.
  3. Principy číslicových filtrů.
  4. Návrh číslicových filtrů
  5. Praktická implementace číslicových filtrů.
  6. Zpracování signálů ve frekvenční oblasti.
  7. Zpracování v pod-pásmech, změny vzorkovací frekvence.
  8. Vlnková analýza a syntéza.
  9. Náhodné signály - korelace a spektrální hustota výkonu.
  10. Reprezentace ve stavovém prostoru.
  11. Identifikace systémů.
  12. Wienerovo a Kalmanovo filtrování.
  13. Zpracování vektorových signálů.

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. David Bařina, Ph.D.
Ing. Jan Vlk, Ph.D.
Ing. Kateřina Žmolíková, Ph.D.
Ing. Milan Prustoměrský
Ing. Ladislav Mošner

Osnova

Demonstrační cvičení (1h týdně) navazují na přednášku a demonstrují studentům přednášené techniky na reálném kódu, především v pythonu a Matlabu/Octave. Kód je k disposici studentům. Na demonstrační cvičení navazují dva domácí úkoly řešené v průběhu semestru.

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Kateřina Žmolíková, Ph.D.
Ing. Ladislav Mošner
Ing. Jan Vlk, Ph.D.
Ing. Milan Prustoměrský
Ing. David Bařina, Ph.D.

Osnova

Projekt je zadán v kombinaci s dalším povinným kursem v Mgr. studiu (např. Ve zpracování řeči nebo kyberfyzikálních systémech), je řešen ve skupinkách max. 5 studentů, je vyžadována zpráva k projektu a presentace. K projektu jsou k disposici data, nebo budou pořízena studenty. Příklady projektů:
  1. Jednoduché zpracování signálů z mikrofonního pole.  
  2. Odhad přenosové funkce mechanického systému. 
  3. Změna vlastností zvuku pomocí časové-frekvenčního zpracování. 
  4. Kódování audia v kmitočtových pod-pásmech.