DSP Цифровая обработка сигналов. Базовый курс. Структура ЦОС

• Лекция будет короче полутора часов.  

• Метод преподавания: вытягивание информации из аудитории.  

• Цифровая обработка сигналов применяется повсеместно.  

• Кассетный плеер считывает запись с магнитной ленты.  

• Магнитная головка трется о ленту, создавая переменное магнитное поле.  

• Аналоговые фильтры и усилители используются в кассетных плеерах.  

• Появление цифровых сигналов в 60-х годах, сначала в военных целях.  

• Структура цифровой обработки сигналов: аналогово-цифровой преобразователь, фильтрация, усиление, сохранение и воспроизведение.  

• Высокочастотный шум необходимо фильтровать перед обработкой.  

• Фильтр нижних частот используется для удаления ненужных гармоник.  

• Кодер: аналогово-цифровой преобразователь и фильтр нижних частот.  

• Преобразование аналогового сигнала в цифровой и обратно.  

• Частота среза фильтра должна быть в два раза больше максимальной полезной частоты.  

• Теорема Котельникова: любую функцию можно представить с точностью при частоте не менее удвоенной максимальной частоты.  

• Синий цвет: исходный сигнал.  

• Красный цвет: сигнал после фильтрации.  

• Понятие финитного спектра: спектр, ограниченный по частоте.  

• Обсуждаются принципы выбора фильтра и его влияние на психофизиологические факторы.  

• Пример с телефонным сигналом: частота среза 8 кГц для передачи речи.  

• Пример с музыкой: частота среза 20 кГц для качественной передачи.  

• Основные задачи АЦП: дискретизация, квантование по уровню и цифровое кодирование.  

• Дискретизация по времени и квантование по уровню.  

• Квантованный сигнал имеет строгое количество уровней, а АЦП присваивает выходному сигналу ближайшее значение.  

• Определение дискретизации по времени: взятие мгновенных значений аналогового сигнала с интервалом времени.  

• Важный признак: равный период дискретизации.  

• Определение чистоты дискретизации: чистота взятия отсчетов непрерывного сигнала при его дискретизации.  

• Современные анализаторы спектра используют зарубежные параметры.  

• Определение дискретного сигнала: совокупность отсчетов x(t).  

• Пример с двухполупериодным выпрямителем на диодах.  

• Квантование сигнала производится для представления точных значений в виде двоичных чисел конечной разрядности.  

• Процесс квантования включает уровни и биты, отвечающие за амплитуду и знак сигнала.  

• Число уровней квантования и разрядность связаны логарифмом по основанию два.  

• Цифровой сигнал дискретный и квантованный по уровню.  

• Он состоит из совокупности квантованных отсчетов.  

• Цифровой сигнал может быть обработан аппаратно или программно.  

• Частота работы процессора должна быть много больше частоты дискретизации для эффективной цифровой обработки.  

• Пример: телефонный сигнал с частотой 8 кГц требует процессора с частотой 6 МГц для обработки речи.  

• Обработка сигналов в реальном времени требует высокой частоты процессора.  

• Примеры: речь, маски в Инстаграм.  

• Обработка сигналов без реального времени, например, запись музыки, не требует высокой частоты процессора.  

• АЦП преобразует цифровой сигнал в аналоговый.  

• Спектр аналогового сигнала отличается от спектра исходного сигнала.  

• Пример: синусоида с шумами и спектр миандра.  

• Обсуждение необходимости высоких частот для резких скачков.  

• Пример преобразования Фурье для создания меандра.  

• Влияние высокочастотных составляющих на сигнал.  

• Необходимость фильтра для устранения высокочастотных составляющих.  

• Описание работы фильтра нижних частот.  

• Устранение ступенчатого эффекта в выходном сигнале.  

• Обзор общей структуры цифровой обработки сигналов.  

• Изучение влияния работы элементов на дальнейшую обработку.  

• Важность чистоты дискретизации.  

• Начало изучения видов цифровых сигналов.  

• Призыв к взаимодействию и использованию онлайн-доски.  

• Рекомендация учебника "Цифровая схематехника и архитектура компьютера" Дэвида Харриса и Сары Харрис.  

• Примеры из жизни и конкретные примеры в учебнике.  

• Важность примеров и примеров из жизни в учебниках.  

• Завершение лекции.  

• Прощание и благодарность за внимание.