D epa rt am ent o de E le ct róni ca e T el ec om uni ca çõe s da U ni ve rs ida de de A ve iro D epa rt am ent o de E le ct róni ca e T el ec om uni ca çõe s da U ni ve rs ida de de A ve iro
Processamento Digital de Sinal
José Vieira e Ana Tomé
Departamento de Electrónica,
Telecomunicações e Informática
Processamento Digital de Sinal
O que é?
Para que serve?
Porquê eu?
3
Processamento Digital de Sinal em
Tempo Real
ADC DSP DAC
01001001.. 110110011..
Conversão Analógico Digital
LPF
b bits
x(t)
A/D
x
L(t)
x
q(n)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 15
Vantagens dos sistemas de PDS
•
Funcionamento repetível
• O processamento de um sinal digital pode ser decomposto numa sequência de operações elementares:
• Somas, produtos e deslocações da dados
• Não sofre da variabilidade inerente aos componentes analógicos
•
Flexibilidade
• Na maior parte dos casos os algoritmos de PDS são realizados recorrendo a software
• Para realizar um algoritmo diferente basta usar outro programa
• Podem-se construir sistemas de processamento digital muito complexos
o de E le ct róni ca e T el ec om uni ca çõe s da U ni ve rs ida de de A ve iro o de E le ct róni ca e T el ec om uni ca çõe s da U ni ve rs ida de de A ve iro
Para que serve o
Processamento Digital de Sinal?
7
Aplicações do PDS
•
Processamento de voz
•
Compressão de voz•
Reconhecimento de Voz•
Identificação do orador•
Síntese de Voz•
Cancelamento de Eco•
Localização do oradorAplicações de PDS
•
Processamento de áudio
•
Compressão (MP3)
•
“Surround”
•
Processamento de imagem
•
Compressão de imagem (MPEG, JPEG)
•
Reamostragem
•
Detecção de faces
9
Aumento da Dimensão de uma
Imagem
Aumento da Dimensão de uma
Imagem
11
Aumento da Dimensão de uma
Imagem
•
Utilização da interpolação para obter a
imagem aumentada
Aplicações do PDS nas
Comunicações
•
Modems
•
Linha telefónica•
Cabo•
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)•
Equalizadores de canal•
Modulação•
Comunicações móveis
•
Compressão de voz – ADPCM, GSM (ACELP)Aplicações do PDS nas
Comunicações
Aplicações de PDS nos PCs
•
Codecs de áudio e vídeo
•
Placas de som
•
Síntese de instrumentos•
Efeitos áudio: eco, reverberação, etc.•
Compressão de sinais áudio•
Efeitos 3D•
Discos duros
•
Controlo do motor15
Aplicações militares do PDS
•
Radar
•
“Synthetic aperture radars”•
“Arrays” de antenas•
Sonar
•
Detecção de obstáculos•
Oceanografia•
Controlo de mísseis
•
Guerra electrónica
•
Sonar de Baixo Custo
Detecção de Obstáculos
com Ultra-sons
17
Aplicações bio-médicas do PDS
•
ECG – Electrocardiograma
•
Ultrasons (ecografias)
•
Audição
•
Implantes cócleares•
Próteses auditivas•
TAC – Tomografia Axial Computarizada
19
Implantes Cócleares
21
Aplicações Industriais do PDS
•
Controlo de motores eléctricos
•
Controlo de fontes de alimentação
•
ABS – Anti-lock Braking System
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O que vou aprender?
•
Programa
23
Objectivos de PDS
•
Entender a utilidade das transformações lineares e da análise de Fourier em electrónica e telecomunicações.
•
Compreender a utilidade dos modelos estocásticos.
•
Adquirir uma visão integradora do processamento de sinal determinístico e estocástico e as suas aplicações em
electrónica e telecomunicações.
•
Saber aplicar estes conceitos para representar eficientemente informação.
•
Mostrar que o PDS é uma tecnologia que potencia o desenvolvimento de produtos mais competitivos e “inteligentes”.
Tópicos das aulas teóricas
• Módulo 1 – Série de Fourier (revisões)
• Módulo 2 – Transformada de Fourier e DFT (revisões)
• Módulo 3 – Amostragem (revisões)
• Módulo 4 – Transformada Z (revisões)
• Módulo 5 – Projecto de Filtros Digitais
• Módulo 6 - Sistemas Multicadência
• Módulo 7 - Bancos de Filtros
• Módulo 8 - Sinais Bidimensionais
• Módulo 9 - Processos Estocásticos
• Módulo 10 - Análise Espectral
25
Aulas Práticas
•
Trab 1 – Síntese de Instrumentos e Séries de
Fourier
•
Trab 2 - Challenge sobre modulação digital
•
Trab 3 - Decimação e Interpolação
•
Trab 4 - Mini projecto sobre bancos de
filtros
•
Trab 5 - Challenge sobre Identificação de
Sistemas
Avaliação
•
Trabalhos Práticos + TPC: 40%
•
Exame: 60%
•
Nota mínima de 7 valores no exame e
na prática
27
T
rabalhos
P
ara
C
asa
•
Objectivo: guiar o estudo dos alunos ao
longo do semestre.
Página WWW de PDS
http://www.ieeta.pt/~vieira/pds
29
Bibliografia
•
Tomás Oliveira e Silva, "Apontamentos de Processamento Digital de Sinal".
•
Leland B. Jackson, “Signals, Systems and Transforms”, Addison Wesley.
•
José M. N. Vieira, "Matlab num Instante".
•
S. J. Orfanidis, "Introduction to Signal Processing", Prentice-Hall, 2010.
•
Prandoni, P. and Vetterli, M., "Signal Processing for Communications", CRC Press, 2008.
•
Proakis Manolakis, “Digital Signal Processing”, Prentice Hall, 2007.
31
