Xử lý số tín hiệu - Giới thiệu môn học

XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Giới thiệu môn học 1 8 /2 0 /2 0 1 2 2 8 /2 0 /2 0 1 2 1. KH\I NIỆM TÍN HIỆU V[ HỆ THỐNG  Tín hiệu (signal): là một đại lượng thay đổi theo thời gian và/hoặc không gian và có khả năng mang thông tin.  VD: tín hiệu dòng, áp trong mạch điện, tín hiệu radio, tín hiệu âm thanh, hình ảnh  Tín hiệu được biểu diễn dưới dạng một hàm số x(t):  x đại diện cho đại lượng phụ thuộc (dòng, áp, âm thanh)  t đại diện cho đại lượng độc lập (thời gian, không gian) 8 /2 0 /2 0 1 2 3 1. KH\I NIỆM TÍN HIỆU V[ HỆ THỐNG (TT)  Phân loại tính hiệu: Tín hiệu tương tự: tR → x(t)R hay C, t: thời gian. Tín hiệu rời rạc: nZ→ x(n)R hay C, n: mẫu. Tín hiệu số: nZ→ x(n)A, A={a1,,aL+ là tập hữu hạn các mức tín hiệu. 4 8 /2 0 /2 0 1 2 1. KH\I NIỆM TÍN HIỆU V[ HỆ THỐNG (TT)  Hệ thống (system): hệ thống có thể được biểu diễn bằng một biến đổi giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra: y(t)=T*x(t)+  Hệ thống tương tự: tín hiệu vào và ra đều là tín hiệu liên tục.  Hệ thống số: tín hiệu vào và ra đều là tín hiệu số.  Hệ thống lai: nhiều loại tín hiệu cùng tồn tại. 8 /2 0 /2 0 1 2 5 T{.} x(t) y(t) 2. XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU  Khái niệm: xử lý số tín hiệu là quá trình xử lý tín hiệu tương tự bằng các toán tử thời gian rời rạc trên phần cứng số.  Các thành phần của một hệ thống xử lý số tín hiệu:  Hệ thống xử lý số tín hiệu thuộc loại hệ thống lai. Hệ thống xử lý số tín hiệu A/D Hệ thống số D/A xc(t) yc(t)xd(n) yd(n) 6 8 /2 0 /2 0 1 2 3. ƯU V[ KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG DSP Ưu điểm:  Tính bền vững: Tín hiệu số có khả năng chống nhiễu tốt → mức tín hiệu có thể được tái tạo với độ chính xác cao.  Ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài (nhiệt độ, độ ẩm)  Tín hiệu số có thể được nhân bản vô số lần mà không ảnh hưởng đến chất lượng.  Khả năng lưu trữ:  Các hệ thống xử lý số có thể được kết nối với các thiết bị lưu trữ rẻ tiền. Tín hiệu số đọc từ các thiết bị lưu trữ luôn là tín hiệu “sạch”.  Cho khả năng xử lý tín hiệu off-line. 7 8 /2 0 /2 0 1 2 3. ƯU V[ KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG DSP (TT) Ưu điểm: (tt)  Tính linh động:  Dễ dàng kiểm soát độ chính xác, chất lượng của tín hiệu theo ý tưởng thiết kế / người dùng.  Lập trình được bằng phần mềm: cho phép thay đổi thông số một cách nhanh chóng, thậm chí cho các quá trình xử lý phức tạp.  Cấu trúc:  Dễ dàng kết nối các khối xử lý số tín hiệu mà không cần quan tâm đến phối hợp trở kháng.  Có khả năng chia sẻ tính toán: nhiều tác vụ có thể được thực hiện đồng thời trên một vi xử lý hoặc một tác vụ được chia sẻ thực hiện trên nhiều vi xử lý. 8 8 /2 0 /2 0 1 2 3. ƯU V[ KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG DSP (TT) Khuyết điểm:  Tăng chi phí và độ phức tạp do bộ A/D, D/A.  Băng thông tín hiệu vào bị giới hạn bởi công nghệ.  Nhiễu lượng tử.  Tín hiệu số sau khi chuyển đổi tương tự - số cần nhiều băng thông hơn khi truyền. Tuy nhiên nhược điểm này có thể được khắc phục bằng các phương pháp nén. 9 8 /2 0 /2 0 1 2 4. ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU  Cải thiện tín hiệu thông qua lọc tần số.  Triệt tiếng vọng trong điện thoại:  Triệt tiếng vọng từ việc phối hợp trở kháng không tốt.  Triệt tiếng vọng từ loa đến Microphone.  Nén và mã hoá âm thanh, hình ảnh, video:  Mã hoá tốc độ thấp cho truyền thanh.  Nhạc số: CD, MP3  Nén ảnh và video: JPEG, MPEG  Mô phỏng số cho các quá trình vật lý: mô phỏng sự truyền sóng âm trong phòng hoà nhạc, tín hiệu dải nền trong thông tin di động.  Xử lý ảnh: nhận dạng hình ảnh, tăng cường chất lượng hình ảnh. 10 8 /2 0 /2 0 1 2 4. ỨNG DỤNG CỦA XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Các hệ thống DSP thực tế  PC & Sound card  Chip DSP chuyên dụng 8 /2 0 /2 0 1 2 11 Kit DSP TMS320C6713 5. ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC Thời lượng: 45 tiết (15 tuần) Nội dung môn học:  Chương 1: Lấy mẫu và khôi phục tín hiệu  Chương 2: Lượng tử  Chương 3: Các hệ thống thời gian rời rạc  Chương 4: Bộ lọc FIR & Tích chập  Chương 5: Biến đổi Z  Chương 6: Biến đổi FFT  Chương 7: Hàm truyền & Bộ lọc số  Chương 8: Thiết kế bộ lọc số 12 8 /2 0 /2 0 1 2 5. ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC (TT) Đánh giá:  Thi giữa HK: 30%  Thi cuối HK: 70% Tài liệu tham khảo:  Giáo trình chính: Lê Tiến Thường, “Xử lý số tín hiệu & Wavelets”.  Tham khảo:  V. Oppenheim, W. Schafer, “Discrete-Time Signal Processing”.  J. Proakis, D. Manolakis, “Digital Signal Processing”.  J. Orfanidis, “Introduction to Signal Processing”.  K. Ingle, J. Proakis, “Digital Signal Processing using Matlab”. 13 8 /2 0 /2 0 1 2 LIÊN HỆ: Đặng Ngọc Hạnh Bộ môn Viễn Thông (Tầng trệt – 113B3) Email: hanhdn@hcmut.edu.vn 14 8 /2 0 /2 0 1 2