Departamento de Electrónica e Telecomunicações da Universidade de Aveiro
Processamento Digital de Sinal
José Vieira e Ana Tomé
Departamento de Electrónica,
Telecomunicações e Informática
Universidade de Aveiro
Processamento Digital de Sinal
O que é?
Para que serve?
Porquê eu?
O que vou aprender?
2
Processamento Digital de Sinal em
Tempo Real
01001001..
ADC
110110011..
DSP
DAC
CLK
3
Conversão Analógico Digital
x(t)
xL(t)
LPF
xq(n)
A/D
11
1
b bits
0.8
0.8
0.8
0.6
0.6
0.6
0.4
0.4
0.4
1
0.2
0.2
0.2
0.8
0
00
-0.2
0.6
-0.4
0.4
-0.2
-0.2
-0.6
0.2
-0.4
-0.4
-0.8
0
-0.6
-0.6
-1
-0.2
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
-0.8
-0.8
-0.4
-1-1
00
-0.6
-0.8
-1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.9
0.9
fa
4
11
Vantagens dos sistemas de PDS
• Funcionamento repetível
• O processamento de um sinal digital pode ser decomposto numa
sequência de operações elementares:
• Somas, produtos e deslocações da dados
• Não sofre da variabilidade inerente aos componentes analógicos
• Flexibilidade
• Na maior parte dos casos os algoritmos de PDS são realizados
recorrendo a software
• Para realizar um algoritmo diferente basta usar outro programa
• Podem-se construir sistemas de processamento digital muito
complexos
5
Departamento de Electrónica e Telecomunicações da Universidade de Aveiro
Para que serve o
Processamento Digital de Sinal?
Os DSPs à nossa volta
Aplicações do PDS
• Processamento de voz
• Compressão de voz
• Reconhecimento de
•
•
•
•
Voz
Identificação do orador
Síntese de Voz
Cancelamento de Eco
Localização do orador
7
Aplicações de PDS
• Processamento de áudio
• Compressão (MP3)
• “Surround”
• Processamento de imagem
• Compressão de imagem (MPEG, JPEG)
• Reamostragem
• Detecção de faces
• Detecção de movimento
8
Aumento da Dimensão de uma
Imagem
?
9
Aumento da Dimensão de uma
Imagem
• Repetição do valor dos pixéis
10
Aumento da Dimensão de uma
Imagem
• Utilização da interpolação para obter a
imagem aumentada
11
Aplicações do PDS nas
Comunicações
• Modems
•
•
•
•
•
Linha telefónica
Cabo
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
Equalizadores de canal
Modulação
• Comunicações móveis
• Compressão de voz – ADPCM, GSM (ACELP)
• “Beam forming”
• “Software Radio” e “Cognitive Radio”
12
Aplicações do PDS nas
Comunicações
13
Aplicações de PDS nos PCs
• Codecs de áudio e vídeo
• Placas de som
•
•
•
•
Síntese de instrumentos
Efeitos áudio: eco, reverberação, etc.
Compressão de sinais áudio
Efeitos 3D
• Discos duros
• Controlo do motor
• Equalização do canal de gravação
• Algoritmos de correcção de erros
14
Aplicações militares do PDS
• Radar
• “Synthetic aperture radars”
• “Arrays” de antenas
• Sonar
• Detecção de obstáculos
• Oceanografia
• Controlo de mísseis
• Guerra electrónica
15
Detecção de Obstáculos
com Ultra-sons
• Sonar de Baixo Custo
16
Aplicações bio-médicas do PDS
• ECG – Electrocardiograma
• Ultrasons (ecografias)
• Audição
• Implantes cócleares
• Próteses auditivas
• TAC – Tomografia Axial Computarizada
• Ressonância Magnética
17
Ecografia 4D
18
Implantes Cócleares
19
Implantes Cócleares
http://www.hei.org/research/shannon/simulations/
20
Aplicações Industriais do PDS
•
•
•
•
Controlo de motores eléctricos
Controlo de fontes de alimentação
ABS – Anti-lock Braking System
Controlo de tracção
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Departamento de Electrónica e Telecomunicações da Universidade de Aveiro
O que vou aprender?
•Programa
•Conteúdos
Objectivos de PDS
• Entender a utilidade das transformações lineares e da
•
•
•
•
análise de Fourier em electrónica e telecomunicações.
Compreender a utilidade dos modelos estocásticos.
Adquirir uma visão integradora do processamento de sinal
determinístico e estocástico e as suas aplicações em
electrónica e telecomunicações.
Saber aplicar estes conceitos para representar
eficientemente informação.
Mostrar que o PDS é uma tecnologia que potencia o
desenvolvimento de produtos mais competitivos e
“inteligentes”.
23
Tópicos das aulas teóricas
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Módulo 1 – Série de Fourier (revisões)
Módulo 2 – Transformada de Fourier e DFT (revisões)
Módulo 3 – Amostragem (revisões)
Módulo 4 – Transformada Z (revisões)
Módulo 5 – Projecto de Filtros Digitais
Módulo 6 - Sistemas Multicadência
Módulo 7 - Bancos de Filtros
Módulo 8 - Sinais Bidimensionais
Módulo 9 - Processos Estocásticos
Módulo 10 - Análise Espectral
Módulo 11 - Mínimos Quadráticos
Módulo 12 - Filtragem Adaptativa
24
Avaliação
• Trabalhos Práticos + TPC: 40%
• Exame: 60%
• Nota mínima de 7 valores no exame e
na prática
26
Trabalhos Para Casa
• Objectivo: guiar o estudo dos alunos ao
longo do semestre.
• Disponíveis na página www da disciplina.
27
Página WWW de PDS
http://www.ieeta.pt/~vieira/pds
Laboratório de Processamento de Sinal
28
Bibliografia
• Tomás Oliveira e Silva, "Apontamentos de Processamento
•
•
•
•
•
Digital de Sinal".
Leland B. Jackson, “Signals, Systems and Transforms”,
Addison Wesley.
José M. N. Vieira, "Matlab num Instante".
S. J. Orfanidis, "Introduction to Signal Processing",
Prentice-Hall, 2010.
Prandoni, P. and Vetterli, M., "Signal Processing for
Communications", CRC Press, 2008.
Proakis Manolakis, “Digital Signal Processing”, Prentice
Hall, 2007.
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Eu ouço, e eu esqueço
Eu vejo, e eu lembro
Eu faço, e eu compreendo
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