Цифровая обработка сигналов
25 ноября 2019
Эта серия видео рассказывает об основах ЦОС. Простота изложения, демонстрация простых примеров и объяснение базовых принципов делают тему доступной даже для новичков в ЦОС, а для опытных практиков помогает взглянуть на привычные вещи свежим взглядом.
Список видео, входящих в плейлист "Цифровая обработка сигналов":
- Введение
- Сигналы, шумы и помехи
- Решаемые задачи
- Знакомство с MATLAB
- Создаем аккорд в MATLAB
- Выделяем тон из аккорда в MATLAB)
- Анализ ЭКГ в MATLAB
- Дискретные периодические сигналы
- Синусоидальный сигнал как базис
- Теорема Котельникова
- АЦП и ЦАП
- Шум как случайный процесс
- Виды шумов, отношение сигнал/шум
- Статистическая обработка сигнала
- Корреляционная функция
- Приближение сигнала функцией
- Частотное представление сигнала
- Преобразование Фурье
- Спектральный анализ
- Дискретная свёртка
- Линейные стационарные системы
- АЧХ и ФЧХ
- Цифровые фильтры
- КИХ и БИХ фильтры
- Многоскоростные системы
- Многоскоростные фильтры
- Адаптивные фильтры
- Активное шумоподавление
- Создание приложения в MATLAB
- Обработка на Raspberry Pi
01. Введение
Ролик открывает серию видео, рассказывающих об основах ЦОС. Простота изложения, демонстрация простых примеров и объяснение базовых принципов делают тему доступной даже для новичков в ЦОС, а для опытных практиков помогает взглянуть на привычные вещи свежим взглядом. В данном ролике объясняется, где обработка сигналов встречается в обычной жизни и как применить наши знания на практике. Даем базовые определения – сигнал, представление сигнала, обработка сигналов.
02. Сигналы, шумы и помехи
В ролике доступно объясняется что такое цифровой сигнал и как его создают из аналогового (процесс оцифровки сигнала). Рассказывается о видах шумах, помех и искажений и том, чем эти понятия отличаются друг от друга. Раскрывается понятие «полезного сигнала».
03. Решаемые задачи
Эквализация (исправление) сигнала, фильтрация сигнала, идентификация системы, анализ и оценка параметров сигнала, сжатие сигнала – что это такое, зачем нужно и как проводится? Смотрите наше видео и узнавайте ответы на эти вопросы.
04. Знакомство с MATLAB
Просмотрев это видео, вы узнаете, что же такое MATLAB и как начать в нем работать. И уже меньше, чем через четыре минуты сможете приступить к решению первых конкретных задач ЦОС в MATLAB.
05. Создаем аккорд в MATLAB
В этом видео инженер ЦИТМ Экспонента Марат Усс покажет вам как, при помощи инструментов MATLAB, создать сумму трех синусоидальных колебаний, которые превратятся в аккорд ля-мажор.
06. Выделяем тон из аккорда в MATLAB)
Что такое инструмент Signal Analyzer App и программное расширение Signal Processing Toolbox и какое они имеют отношение к обработке синтезированного сигнала? Смотрите это видео, и вы все узнаете сами.
07. Анализ ЭКГ в MATLAB
Что такое живые скрипты, как импортировать данные в MATLAB и отфильтровать по частоте? В этом видео инженер ЦИТМ Экспонента не только доступно отвечает на эти вопросы, но и наглядно показывает, как подобные действия осуществляются в MATLAB.
08. Дискретные периодические сигналы
В ролике подробно рассказывается о дискретных сигналах и рассматриваются дискретные периодические сигналы.
Если вам интересны ответы на такие вопросы как:
- Что такое сигнал и как он описывается?
- Что такое дискретный сигнал и как получить его из аналогового?
- Что такое периодический сигнал и фундаментальная частота?
- Как тон звука зависит от частоты дискретизации?
смотрите это видео.
09. Синусоидальный сигнал как базис
Посмотрев это видео вы поймете почему именно синусоидальный сигнал является фундаментальным для описания и обработки сигналов. Узнаете как сложные сигналы можно представить сигналами простыми и как из базовых сигналов с различными весовыми коэффициентами можно сформировать сложный сигнал.
10. Теорема Котельникова
Теорема Котельникова описывает основные ограничения при дискретизации аналогового сигнала. В этом видео инженер ЦИТМ Экспонента Марат Усс объясняет при чем тут частота периодического сигнала и рассказывает об эффекте алиасинга.
11. АЦП и ЦАП
В этом ролике кратко рассказывается об устройстве аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Описываются основные характеристики АЦП, а также различные типы ошибок, возникающих при преобразовании аналогового сигнала в цифровой.
12. Шум как случайный процесс
В данном ролике мы знакомимся с математическим описанием шума - случайным процессом, и описанием всех сигналов физического мира моделью «сигнал + шум». Мы начинаем изучать математический аппарат описания случайных процессов, знакомимся с понятием распределения случайной величины и с Центральной Предельной Теоремой теории вероятностей.
13. Виды шумов, отношение сигнал/шум
Этот ролик знакомит нас с основными характеристиками случайных процессов, такими как математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция и спектральная плотность мощности. Мы узнаем о различных видах «цветных» шумов и познакомимся с моделью аддитивного белого гауссовского шума. Также мы определим понятия отношения сигнал/шум, динамического диапазона и чувствительности.
14. Статистическая обработка сигнала
В данном видео мы узнаем о статистических характеристиках сигналов и рассмотрим техники статистического анализа и обработки. Мы рассмотрим задачи выделения постоянной составляющей и поиска локальных экстремумов в сигнале.
15. Корреляционная функция
Данное видео посвящено рассмотрению взаимно-корреляционной функции и автокорреляционной функции, а также методам корреляционного анализа.
16. Приближение сигнала функцией
В этом видео мы кратко очерчиваем задачу приближения сигнала аналитической функцией, и знакомимся с приложением Curve Fitting, используемого для решения этой задачи.
17. Частотное представление сигнала
В данном видео мы рассматриваем вопросы частотного представления сигнала, а также знакомимся с описанием вещественных сигналов при помощи комплексных величин.
18. Преобразование Фурье
В данном видео мы рассматриваем особенности применения БПФ для спектрального анализа, описываем влияние оконных функций на точность построения спектра, даём определение нелинейным искажениям и демонстрируем пример построения спектрограммы живого сигнала с микрофона.
19. Спектральный анализ
В данном видео мы рассматриваем особенности применения БПФ для спектрального анализа, описываем влияние оконных функций на точность построения спектра, даём определение нелинейным искажениям и демонстрируем пример построения спектрограммы живого сигнала с микрофона.
20. Дискретная свёртка
В данном видео рассказывается об одной из ключевых операций в цифровой обработке сигналов – дискретной свёртке, а также демонстрируется принцип поиска сигнала на фоне шума при помощи согласованного фильтра.
21. Линейные стационарные системы
В данном видео мы знакомимся с линейными стационарными дискретными системами, а также со способами их описания – разностными уравнениями, импульсной характеристикой, передаточной функцией, нуль-полюсной диаграммой.
22. АЧХ и ФЧХ
В данном видео рассказывается об амплитудно-частотной характеристике и фазо-частотной характеристике линейной стационарной системы, или фильтра. В видео визуально поясняется зависимость АЧХ системы от её передаточной функции, а также демонстрируется полный анализ фильтра в MATLAB определением большинства характеристик.
23. Цифровые фильтры
В этом видео мы знакомимся с основными параметрами цифровых фильтров, особый упор делая на классификацию по форме их частотной характеристики. Также мы знакомимся с процессом проектирования цифровых фильтров, начиная от формирования спецификации и подсчёта коэффициентов в MATLAB, заканчивая вопросами реализации на целевой платформе.
24. КИХ и БИХ фильтры
Данное видео рассматривает особенности КИХ и БИХ-фильтров, их преимущества и недостатки, методы синтеза, а также примеры разработки в интерактивном приложении Filter Designer App.
25. Многоскоростные системы
В данном видео мы начинаем знакомство с многоскоростными системами, и рассматриваем такие операции, как понижение и повышение частоты дискретизации сигнала в целое число раз.
26. Многоскоростные фильтры
В этом видео мы продолжаем знакомство с многоскоростными системами, рассматриваем значимость фильтрации в задачах понижения и повышения частоты дискретизации, наблюдаем пример изменения частоты в не целое число раз и знакомимся с полифазными структурами многоскоростных фильтров.
27. Адаптивные фильтры
Данное видео знакомит вас с адаптивными фильтрами, то есть фильтрами, коэффициенты которых могут изменять во времени в зависимости от задачи и входного воздействия. Помимо основных параметров, структур и типов подобных систем в видео так же рассматриваются задачи адаптивной фильтрации, и на примере разбирается одна из них – идентификация неизвестной системы.
28. Активное шумоподавление
В этом видео мы рассматриваем одну из задач адаптивной фильтрации – активное шумоподавление. В рамках видео рассматривается принцип формирования «анти-шума» при помощи адаптивного фильтра, а также разбирается практический пример выделения музыки на фоне шума толпы.
29. Создание приложения в MATLAB
Данное практическое видео демонстрирует процесс разработки графического интерфейса пользователя в MATLAB. При помощи App Designer мы создадим приложение цифровой обработки аудио-сигнала.
30. Обработка на Raspberry Pi
В заключительном видео плейлиста мы рассмотрим процессы разработки моделей в среде Simulink, а также реализации алгоритмов ЦОС на Raspberry Pi.
