Detail předmětu

Signály a systémy

FIT-ISSAk. rok: 2021/2022

Spojité a diskrétní signály, diskrétní a spojité systémy. Konvoluce. Spektrální analýza spojitých signálů - Fourierova řada (FŘ), Fourierova transformace (FT). Systémy se spojitým časem. Vzorkování a rekonstrukce. Diskrétní signály a jejich frekvenční analýza - Diskrétní Fourierova řada (DFŘ), Fourierova transformace s diskrétním časem (DTFT). Diskrétní systémy. Dvourozměrné (2D) signály a systémy. Náhodné signály.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Jan Černocký

Zajišťuje ústav

Ústav počítačové grafiky a multimédií (UPGM)

Výsledky učení předmětu

Studenti si osvojí základní teoretické znalosti v oblasti popisu a analýzy spojitých a diskrétních signálů a lineárních systémů. Získají rovněž praktické dovednosti při analýze a filtraci signálů v prostředí MATLAB/Octave.
Studenti si prohloubí znalosti matematiky a statistiky a aplikují je na reálné problémy zpracování signálů. 

Prerekvizity

Základní znalosti matematiky a statistiky.

Způsob a kritéria hodnocení

  • testy v numerických cvičeních, 6 po 2 bodech, celkem 12b.
  • půlsemestrální zkouška, bez literatury, bez počítače a kalkulačky, 19b.
  • odevzdání projektu - 18b.
  • závěrečná zkouška - 51b, bez literatury, bez počítače a kalkulačky, k disposici bude seznam základních rovnic. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 17 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.

Učební cíle

Seznámit se s teorií signálů a lineárních systémů se spojitým a s diskrétním časem, a s teorií náhodných signálů. Předmět klade důraz na spektrální analýzu a lineární filtraci jako dva základní bloky moderních systémů pro komunikaci a pro strojové učení. 

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

  • Účast v numerických cvičeních není kontrolovaná, ale píší se na nich testy po 2 bodech.   
  • Skupiny v numerických cvičeních jsou organizovány na základě zapisování do rozvrhových oken.
  • Nahrazení zameškaného cvičení (a získání bodů) je možné (1) účastí na cvičení a testu s jinou skupinou (2) vypracováním všech příkladů z daného cvičení a jejich předvedením vyučujícímu, (3) přezkoušením po individuální domluvě s vyučujícím nebo garantem kursu. Možnosti (2) a (3) připadají v úvahu nejvýše 14 dní po zameškaném cvičení, nikoliv zpětně na konci kursu. 

Prerekvizity a korekvizity

Doporučená literatura

http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/ISS/public/
http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/ISS/public/
Jan J., Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, VUT v Brně, VUTIUM, 2002, ISBN 80-214-1558-4.
Jan, J., Kozumplík, J.: Systémy, procesy a signály. Skriptum VUT v Brně, VUTIUM, 2000.
Oppenheim A.V., Wilski A.S.: Signals and systems, Prentice Hall, 1997
Šebesta V.: Systémy, procesy a signály I., Skriptum VUT v Brně, VUTIUM, 1997.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BIT bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Jan Černocký

Osnova

  1. Číslicové filtry - základy a praktické využití
  2. Frekvenční analýza pomocí DFT - základy a praktické využití
  3. Zpracování obrazů (2D signály) - základy a praktické využití
  4. Náhodné signály - základy a praktické využití
  5. Aplikace zpracování signálů a úvod do teorie
  6. Frekvenční analýza spojitých signálů
  7. Systémy se spojitým časem
  8. Od spojitého k diskrétnímu - vzorkování, kvantování
  9. Diskrétní signály detailněji
  10. Spektrální analýza diskrétních signálů detailněji 
  11. Číslicová filtrace detailněji
  12. Náhodné signály detailněji
  13. Aplikace a pokročilá témata zpracování signálů

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Brukner
Anna Silnova, M.Sc., Ph.D.
Ing. Ekaterina Egorova, Ph.D.
Ing. Jiří Hanák
Ing. František Grézl, Ph.D.
Ing. Martin Kocour
Ing. Ján Švec
Ing. Ladislav Mošner
Junyi Peng
Ing. Miroslav Skácel
Federico Nicolás Landini
Ing. Jiří Novák

Osnova

  1. Komplexní čísla, kosinusovky a komplexní exponenciály a operace s nimi
  2. Základy, filtrování, frekvenční analýza
  3. Signály se spojitým časem: Energie, výkon, Fourierova řada, Fourierova transformace
  4. Systémy se spojitým časem a vzorkování
  5. Operace s diskrétními signály, konvoluce, DTFT, DFT
  6. Číslicová filtrace a náhodné signály

Projekt

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ekaterina Egorova, Ph.D.
Ing. Ján Švec
Ing. Ladislav Mošner
Ing. Miroslav Skácel
Ing. Martin Kocour
Anna Silnova, M.Sc., Ph.D.
Ing. Jiří Hanák
Ing. František Grézl, Ph.D.
Ing. Jan Brukner
Ing. Jiří Novák
Junyi Peng
Federico Nicolás Landini

Osnova

Projekt je zaměřen na praktické procvičování signálů a systémů v Matlabu/Octave. Jeho studijní etapa obsahuje řešené příklady na témata: 
  1. Základy práce s Matlabem
  2. Projekce do bází a Fourierova řada
  3. Práce se zvukem, filtrace a spektrální analýza
  4. Zpracování obrazu
  5. Náhodné signály
  6. Vzorkování a kvantování
Následuje vlastní projekt s individuálně zadanými signály, viz http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/ISS/public/#proj