Tratamiento Digital de Señal
Profesor
Andoni Irizar Picón airizar@ceit.es
Resumen
Conceptualmente, el tratamiento
digital de señal no difiere gran cosa del control digital impartido en 4º
Curso. Pondremos más enfásis en el concepto de
4 de diciembre de 2001: script_clase.m
18 de diciembre de 2001:script_clase2.m
8
de enero de 2002: firdig.m iirdig.m
20 Noviembre de 2002:
Programas de
diseño de filtros analógicos
Prototipos Filtro Pasobajo
Butterworth: butter_ana_ej.m
Chebyshev-I: cheb1_ana_ej.m
Chebyshev-II: cheb2_ana_ej.m
Filtro pasoalto
Butterworth: hp_butter_ej.m
Chebyshev-I: hp_cheb1_ej.m
Chebyshev-II: hp_cheb2_ej.m
Filtro pasabanda
Butterworth: bp_butter_ej.m
Chebyshev-I: bp_cheb1_ej.m
Chebyshev-I: bp_cheb2_ej.m
Filtro parabanda
Butterworth: bs_butter_ej.m
Chebyshev: bs_cheb1_ej.m
Chebyshev-I: bs_cheb2_ej.m
Programas de diseño de
filtros digitales IIR
Predistorsión : warping.m
Ejemplo Transformación bilineal: transf_bilineal_ej.m
Filtro pasabanda
Butterworth: bp_butter_discr_ej.m
Programas de diseño de
filtros digitales FIR
Ventanas espectrales: spec_window.m
Coeficientes filtro ideal: h_ideal.m
Filtro pasobajo ideal: fir_lp_ideal.m
Filtro pasobajo: lp_fir.m
Filtro pasoalto: hp_fir.m
Filtro pasabanda: bp_fir.m
Filtro parabanda: bs_fir.m
Diseño general de filtros FIR (metodo de las
ventanas): firdig.m
Programa de la Asignatura
Capítulo
1: Señales y Sistemas
PDF: tema1.pdf (83 KB)
Clasificación
de Señales y Sistemas.
Respuesta
a impulso de sistemas lineales invariantes en el tiempo.
Capítulo
2: Convolución
PDF: tema2.pdf (66 KB)
Concepto
y Definición de Convolución.
Propiedades.
Correlación
y Autocorrelación.
Convolución
Discreta.
Capitulo
3: Series y Transformada de Fourier
PDF: tema3.pdf (168 KB)
Capítulo
4: Transformada de Laplace
PDF: tema4.pdf (32 KB)
Capítulo
5: Muestreo y Cuantización
PDF: tema5.pdf (67 KB)
Convertidores
Analógico-Digitales.
Capítulo
6: Transformada Discreta de Fourier
PDF: tema6.pdf (519 KB)
Transformada
Discreta de Fourier (DFT).
Transformada
Rápida de Fourier (FFT).
Ejemplos
en Matlab: fftej1.m, fftej2.m, fftej3.m, fftej4.m, fftej5.m, fftej7.m, fftej8.m
Tiempo
de procesamiento de FFT para algunos micros y DSPs
|
mp |
FFT 256 puntos |
FFT 1024 puntos |
|
Pentium 166 MHz |
2.5 ms |
11.6 ms |
|
Pentium II 200 MHz |
1.2 ms |
5.4 ms |
|
ADSP 2115 20 MHz |
0.69 ms |
1.86 ms |
|
TMS320C52 30 MHz |
0.73 ms |
2.45 ms |
|
TMS320C67 167 MHz |
0.0257 ms |
|
Capítulo 7: Transformada Z
PDF: tema7.pdf (84 KB)
Definición
y Propiedades.
Transformada
Inversa.
Función
de Transferencia Discreta.
Análisis
de Sistemas.
Capítulo 8: Diseño
de Filtros Digitales - Filtros IIR
PDF: tema8.pdf (400 KB)
Terminología
y Clasificación.
Filtros
IIR.
Diseño de Filtros Analógicos (Butterworth, Chevyshev I y II, elípticos).
Métodos de Transformación del plano s al plano z.
Diseño de Filtros IIR con MATLAB
-Analógicos
Filtros Pasobajo (lowfilt.m)
Filtros Pasoalto (highfilt.m)
Filtros Pasabanda (pasafilt.m)
Filtros Parabanda (parafilt.m)
- Digitales
Utilizando la transformada bilineal
Filtros Pasobajo ( lowdig.m)
Filtros Pasoalto (highdig.m)
Filtros Pasabanda (pasadig.m)
Filtros Parabanda (paradig.m)
Utilizando la transformada invariante a impulso (invar_lp.m)
Función de Matlab para el
diseño de todo tipo de filtros IIR
Analógicos iirafilt.m
Digitales iirdfilt.m
Capítulo
9: Diseño de Filtros Digitales:
Filtros FIR
PDF: tema9.pdf (310 KB)
Filtros
FIR.
Secuencias Simétricas.
Técnicas de Diseño de Filtros FIR.
Método de las Series de Fourier.
Método del muestreo de frecuencia.
Métodos Iterativos basados en condiciones óptimas.
Diseño
de Filtros FIR con MATLAB.
specwin.m
firfs1.m
firmf.m
Método de las
Series de Fourier
Filtro
Pasobajo (firsflp.m)
Filtro Pasoalto (firsfhp.m)
Filtro Pasabanda (firsfbp.m)
Filtros Parabanda (firsfsb.m)
Método del muestreo de frecuencia
Filtro
Pasobajo (mf16.m, mf17.m)
Filtro Pasabanda (mfbp.m)
Capítulo
10: Implementación de Filtros
Digitales
PDF: tema10.pdf (445 KB)
Realización
de Filtros Digitales.
Efectos
de cuantización.
Implementación
Hardware de Filtros Digitales:
Hardware : Bit-Serial : use-bitserial.ps, imp-bitserial.pdf
FPGAs (dsp40k.pdf)
Programas en Matlab
quantsos.m
Capítulo 11: Aplicaciones de Filtros
Digitales
PDF: tema11.pdf (275 KB)
Aplicaciones
Diferenciadores y Transformación de Hilbert.
Interpolación y Decimación.
Filtros Pasatodo, Peine y Notch.
Convolución : convolver.pdf
Detectción de Bordes : edge.pdf
Problemas
Aquí tienen una serie de
problemas para practicar durante las vacaciones de Navidad. Todos menos uno son
para hacer en Matlab:
Problemas.doc. Los problemas resueltos los
tienen aquí, aunque se recomienda intentarlo antes de mirar (prob1.m, prob1b.m, prob1e.m, prob2.m, prob2mf.m, prob2r.m, prob2ls.m, prob4c.m, prob5.m, prob6.m, prob7.m, prob7a.m.)
Prácticas
Trabajo
opcional
Implementar en C una FFT de 1024 puntos. Los datos de entrada se encuentran en
los ficheros:
- real.dat (parte real de la señal)
- imag.dat (parte imaginaria)
El programa deberá escribir los datos de salida en dos ficheros (uno para la parte
real y otro para la imaginaria).
Se deberá enviar los archivos .c y .h a la dirección de correo airizar@ceit.es antes del 15 de
diciembre.
Exámenes
El examen consta de dos partes:
una teórica y otra práctica, esta última por ordenador. Disponen de una copia
del examen del año pasado en Word:
1998
Febrero Teórico
Febrero Práctico
Septiembre Teórico
Septiembre Práctico
1999
Febrero Teórico
Febrero Práctico
Septiembre Teórico
Septiembre Practico
2000
Febrero Teórico 1
Febrero Teórico 2
Febrero Práctico 1
Solución Problema 1
Solución Problema 2
Febrero Práctico 2
Solución Problema 1
Solución Problema 2
Septiembre Teórico
Septiembre Práctico
2001
Febrero Teórico
Febrero Práctico
2002
Febrero Teórico 1
Febrero Práctico 1
Febrero Teórico 2
Febrero Práctico 2
2003
Febrero Teórico
Febrero Práctico
2004
Febrero Teórico
Febrero Práctico
2005
2006
2007
Bibliografía
- "Señales y Sistemas", Alan V. Oppenheim and Alan S. Willsky, Prentice-Hall Hispanoamericana, 1983.
- "Introduction to Digital Signal Processing", John G. Proakis and Dimitris G. Manolakis, Macmillan Publishing Company, 1988.
- "Analog and Digital Signal Processing", Ashok Ambardar", PWS Publishing Company, 1995.
- "Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach", Sanjit K. Mitra, McGraw-Hill, 1998.
- "Digital Signal Processing using MATLAB", Vinay K. Ingle and John G. Proakis, PWS Publishing Company, 1997.
- "Digital Filters and Signal Processing", Leland B. Jackson, Kluwer Academic Publishers, 1986.
- "Digital Audio Signal Processing", Udo Zölzer, John Wiley & Sons, 1995.
Links Interesantes
Estos links son externos. Para
acceder a ellos debes utilizar los ordenadores de
Texas Instruments
DSP. Todo acerca de los DSP de Texas Instruments
y montones de aplicaciones de procesamiento de señal (en formato PDF).
Motorola DSP Lo mismo que el anterior, pero con los DSPs de Motorola.
Analog Devices
DSP Más DSP, esta vez de Analog Devices.
SPIB-Signal
Processing Information Base SPIB contiene información sobre grupos, artículos,
software, bibliografías etc, en procesamiento de
señal.
Chaos Homepage Una página dedicada a los sistemas caóticos
Computer Vision
Homepage : Links a grupos dedicados a
Visión Artificial, software, demos, publicaciones, imágenes de test, etc.
Otros Links
Forofos del Athletic y de Microsoft, abstenerse. Son también links
externos.
The Linux Documentation
Project
: Linux es un sistema operativo para PCs
(y workstations) disponible gratuitamente. En esta
página lo encontarás todo sobre Linux.
Scientific
Applications on Linux :
Gran cantidad de software científico para Linux. La gran mayoría son gratis y
se obtienen con su código fuente en C ó C++.
Sunsite Central Europe: Todo el software
que quieras y más, todo gratis, principalmente para Unix,
Linux y Windows95.
Hamburg VHDL Archive : Standards en VHDL, manuales, tutoriales,
modelos etc.
Latex es un procesador
de texto que no es WYSIWYG. También gratis.
Intel Secrets: Todo lo que
Intel no quiere que sepas sobre sus micros.
The GIMP es un programa de
procesamiento de imágenes (tipo Adobe Photoshop) pero
es gratis. Disponible en código fuente, por lo que los usuarios pueden
modificar el programa y añadir nuevos algoritmos de tratamiento de imagen, por
ejemplo. Para plataformas Unix o Linux.
Real Sociedad Pese a
todo, este link no podía faltar.