Vantagens do processamento
digital de sinais
• Melhor qualidade do sinal usando mais bits
• Independe do ambiente (temperatura,
tolerância de componentes, etc.)
• Processamento mais complicado (decisões)
• Flexibilidade através de programabilidade
Exemplo de processamento de imagens
a. Delta function
original
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
-1
b. Shift and subtract
sombreamento
Exemplos de processamento de imagens
c. Edge detection
detectar
bordas
-1/8 -1/8 -1/8
-k/8 -k/8 -k/8
-1/8
-k/8 k+1 -k/8
1
-1/8
-1/8 -1/8 -1/8
d.realçar
Edge enhancement
contraste
-k/8 -k/8 -k/8
Exemplo de processamento de imagens
por morfologia
original
erosão
dilatação
abertura
fechamento
Exemplo de uso de morfologia
para processamento de impressões digitais
original
extração de borda
8 pixels
JPEG
231 224 224 217 217 203 189 196
210 217 203 189 203 224 217 224
196 217 210 224 203 203 196 189
8 pixels
210 203 196 203 182 203 182 189
203 224 203 217 196 175 154 140
182 189 168 161 154 126 119 112
175 154 126 105 140 105 119 84
154 98 105 98 105 63 112 84
154 154 175 182 189 168 217 175
154 147 168 154 168 168 196 175
175 154 203 175 189 182 196 182
175 168 168 168 140 175 168 203
133 168 154 196 175 189 203 154
168 161 161 168 154 154 189 189
147 161 175 182 189 175 217 175
175 175 203 175 189 175 175 182
42
28
35
28
42
49
35
42
49
49
35
28
35
35
35
42
42
21
21
28
42
35
42
28
21
35
35
42
42
28
28
14
56
70
77
84
91
28
28
21
70 126 133 147 161 91
35
14
126 203 189 182 175 175 35
21
49 189 245 210 182 84
35
21
Compressão de imagens usando DCT (JPEG)
original / 64 coeficientes
3 coeficientes
6 coeficientes
15 coeficientes
amplitude 23 bits
Faixa dinâmica do ouvido humano
Watts/cm2
Decibel SPL
10-2
140 dB
10-3
130 dB
10-4
120 dB
Desconforto
10-5
110 dB
Martelo de pressão e trio elétrico
10-6
100 dB
10-7
90 dB
10-8
80 dB
10-9
70 dB
10-10
60 dB
10-11
50 dB
10-12
40 dB
10-13
30 dB
10-14
20 dB
10-15
10 dB
10-16
0 dB
10-17
-10 dB
Exemplo
Dor
Limite permitido para barulho industrial
Conversa normal
Audibilidade em 100 Hz
Audibilidade em 10 kHz
Audibilidade em 3 kHz
DSP dentro de um SoC
core DSP
Microcontrolador
RAM
D/A
circuito
analógico
A/D
circuito digital
ROM
porta serial
SoC =
System on
a chip
Reusabilidade do DSP core
Telefone celular
digital
ASIC para processamento de voz
ASIC para áudio
Estéreo
de alta
qualidade
Fax
Rede sem fio
ASIC para modem
Alternativas ao DSP
• Microprocessador de uso geral
• PC e estações de trabalho
• Circuito digital específico
Representação em ponto fixo
(já visto)
•
•
•
•
Inteiro sem sinal
Inteiro com offset
Sinal com Magnitude
Complemento de dois
Representação em ponto flutuante
mantissa
exponente
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9
MSB
LSB MSB
v = (-1)S × M × 2E-127
M = 1.m22m21m20...m0
8
7
6
5
4
3
2
1
0
LSB
Precisão na representação
em ponto flutuante
0.00001233862713
0.00001233862804
0.00001233862895
0.00001233862986
espaçamento = 0.00000000000091
(1 parte em 13 milhões)
1.000000000
1.000000119
1.000000238
1.000000358
espaçamento = 0.000000119
(1 parte em 8 milhões)
1.996093750
1.996093869
1.996093988
1.996094108
espaçamento = 0.000000119
(1 parte em 17 milhões)
636.0312500
636.0313110
636.0313720
636.0314331
espaçamento = 0.0000610
(1 parte em 10 milhões)
217063424.0
217063440.0
217063456.0
217063472.0
spacing = 16.0
(1 parte em 14 milhões)
80286
(12 MHz)
80486
(33 MHz)
PENTIUM TMS320C40
(100 MHz)
(40 MHz)
INTEGER
A% = B%+C%
A% = B%! C%
A% = B%×C%
A% = B%÷C%
1.6
1.6
2.7
64
0.12
0.12
0.59
9.2
0.04
0.04
0.13
1.5
FLOATING POINT
A = B+C
A= B C
A = B×C
A = B÷C
A = SQR(B)
A = LOG(B)
A = EXP(B)
A = B^C
A = SIN(B)
A = ARCTAN(B)
33
35
35
49
45
186
246
311
262
168
2.5
2.5
2.5
4.5
5.3
19
25
31
30
21
0.50
0.50
0.50
0.87
1.3
3.4
5.5
5.3
6.6
4.4
0.10
0.10
0.10
0.80
0.90
1.7
1.7
2.4
1.1
2.2
Coprocessador
Matemático
Unidade
Central de
Processamento
CPU
Memória
Cache
Memória Principal
(Programa e Dados)