Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Z Wikipedii
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów (CPS; ang. Digital Signal Processing, DSP) - dziedzina nauki i techniki zajmująca się sygnałami w postaci cyfrowej i metodami przetwarzania takich sygnałów. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów i analogowe przetwarzanie sygnałów są gałęziami nadrzędnej dyscypliny: przetwarzania sygnałów. W ramach CPS wskazać można takie obszary jak: cyfrowe przetwarzanie dźwięku, cyfrowe przetwarzanie obrazów oraz przetwarzanie mowy.
Pierwszym etapem cyfrowego przetwarzania sygnałów jest zazwyczaj konwersja sygnału z postaci analogowej na cyfrową za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego. Często, sygnał przetworzony cyfrowo jest sygnałem wejściowym dla układu analogowego - wymaga to zastosowania przetwornika cyfrowo-analogowego.
Algorytmy Cyfrowego przetwarzania sygnałów są niekiedy realizowane przez specjalizowane urządzenia komputerowe, które korzystają ze specjalizowanych procesorów sygnałowych (ang. Digital Signal Processor, DSP). Pozwalają one na przetwarzanie sygnałów w czasie rzeczywistym (ang. real time signal processing).
Spis treści |
[edytuj] Dziedziny, w których realizuje się CPS
W CPS zazwyczaj analizuje się sygnał w jednej z następujących dziedzin: w dziedzinie czasu (sygnały jednowymiarowe), w dziedzinie przestrzeni (sygnały wielowymiarowe), w dziedzinie częstotliwości i w dziedzinie przestrzeni transformaty falkowej.
[edytuj] Dziedzina czasu i przestrzeni
Do najpowszechniejszych operacji przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i przestrzeni należy obróbka sygnału wejściowego w celu poprawienia jego własności. Odbywa się to w procesie nazywanym filtracją. Ogólnie, filtracja sprowadza się do wykonania pewnych operacji na zbiorze próbek wejściowych sąsiadujących z bieżącą próbką, a niekiedy także z wykorzystaniem pewnej ilości poprzednich próbek sygnału wyjściowego. Są różne sposoby charakteryzowania filtrów np:
- Filtr "liniowy" jest liniowym przekształceniem próbek wejściowych; pozostałe filtry określane są jako "nieliniowe". Filtry liniowe spełniają zasadę superpozycji.
- Filtr "przyczynowy" używa wyłącznie poprzednich próbek wejściowych lub wyjściowych; podczas gdy filtr "nieprzycznynowy" do obliczenia aktualnej próbki wyjściowej przyszłych próbek wejściowych. Filtr nieprzyczynowy może być zmieniony w filtr przyczynowy poprzez dodanie do niego opóźnienia.
- Filtr "niezmienny w czasie" ma stałe właściwości w czasie; inne filtry, takie jak np. filtry adaptacyjne zmieniają swoje właściwości w czasie.
- Filtry o "skończonej odpowiedzi impulsowej" (SOI) korzystają tylko z sygnału wejściowego, podczas gdy filtry o "nieskończonej odpowiedzi impulsowej" (NOI) korzystają zarówno z próbek wejściowych jak i poprzednich wartości próbek wyjściowych. Filtry SOI są zawsze stabilne, podczas gdy filtry NOI mogą być niestabilne.
[edytuj] Dziedzina częstotliwości
Sygnały są przekształcane z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości zazwyczaj za pomocą transformacji Fouriera (w praktyce wykorzystuje się FFT). Z wyniku transformaty możemy dowiedzieć się o amplitudzie i fazie poszczególnych składowych częstotliwościowych.
[edytuj] Zastosowania
Do głównych zastosowań CPS należą przetwarzanie dźwięku, kompresja dźwięku, cyfrowe przetwarzanie obrazów, kodowanie wideo, przetwarzanie mowy, rozpoznawanie mowy i telekomunikacja cyfrowa. Szczególnymi przykładami mogą być: kompresja mowy i transmisja w cyfrowej telefonii komórkowej, equalizacja dźwięku w sprzęcie hi-fi, prognozy pogody, prognozy ekonomiczne, przetwarzanie danych sejsmicznych, analiza i kontrola procesów przemysłowych , obrazowanie medyczne takie jak tomografia komputerowa, magnetyczny rezonans jądrowy i efekty cyfrowe używane w gitarach elektrycznych i wzmacniaczach.
[edytuj] Dziedziny pokrewne
- Automatyka
- Informatyka
- Telekomunikacja
- Elektronika
- Teoria informacji
- Kompresja danych
- Akustyka
- Teleinformatyka
[edytuj] Literatura
- Tomasz P. Zieliński, "Cyfrowe przetwarzanie sygnałów: od teorii do zastosowań", Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2005, ISBN 83-206-1596-8
- Tomasz P. Zieliński, "Od teorii do cyfrowego przetwarzania sygnałów", Wydział EAIiE AGH, Kraków 2000
- Richard G. Lyons, "Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów", Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2000
- Jerzy Szabatin, "Podstawy teorii sygnałów", Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Wyd. 3, Warszawa 2000
[edytuj] Zobacz też
- Cyfrowe przetwarzanie obrazów
- Cyfrowe przetwarzanie dźwięku
- Procesor sygnałowy
- Przegląd zagadnień z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów
[edytuj] Linki zewnętrzne
- Przetwarzanie sygnałów (materiały dydaktyczne MIMUW na studia informatyczne I stopnia)
