Начинает свою работу единая страница курса "Основы цифровой обработки сигналов" направлений "Инфокоммуникационные технологии и системы связи" и "Радиотехника".

В настоящем разделе размещена единая информация, затрагивающая лабораторный практикум (состоящий из 6-ти лабораторных работ, выполняемых в пакете Matlab), лекционный материал и практические задания.

Место проведения: Физический факультет, к. 306 (309), 1-ый учебный корпус (лабораторный практикум), к. 217, 2-ой учебный корпус (ИТС-31БОРТ-31БО(лекционные занятия).

Время
  1. Направление "Инфокоммуникационные технологии и системы связи" (группа ИТС-31БО) лабораторный практикум раз в две недели по вторникам, с 12.00 до 13.35 (числитель/знаменатель разделение на подгруппы), лекции каждую неделю по пятницам, с 12.40 до 14.15.
  2. Направление "Радиотехника" (группа РТ-31БО) лабораторный практикум раз в две недели по четвергам, с 16.00 до 17.35 (числитель), лекции каждую неделю по пятницам, с 12.40 до 14.15.
Темы лекционных занятий
    1. Введение в курс "Основы цифровой обработки сигналов" ("Цифровая фильтрация"). Работу C.E. Shannon "A Mathematical Theory of Communication", написанную в 1948 г., можно найти здесь или здесь. Книгу P. Prandony, M. Vetterly "Signal Processing for Communications" можно найти здесь (версия в html) или здесь (версия в pdf). При решении задач по курсу рекомендуется использовать источник [15] в дополнительных материалах ниже. Пример проигрывания звукового фрагмента с разной частотой дискретизации (ссылка). Пример генерации звукового колебания на основе алгоритма Карплуса-Стронга (ссылка). Материалы курса P. Prandony, M. Vetterly "Digital Signal Processing" на www.coursera.org  можно найти здесь (для доступа к материалам нужна регистрация). "Машина для генерации значений комплексной экспоненты" (ссылка).
    2. Дискретное преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье. Теория и задачи по настоящему занятию могут быть найдены в главе 7 источника [15] в дополнительных материалах ниже, а также в главе 6 книги Брюханов Ю.А., Приоров А.Л., Джиган В.И., Хрящев В.В. "Основы цифровой обработки сигналов". Книга доступна в печатном виде в библиотеке ЯрГУ. Пример вычисления дискретного преобразования Фурье (ДПФ) для изображения, демонстрирующий преимущество ДПФ перед каноническим базисом при передаче данных (ссылка). Про работу с платой Arduino можно почитать здесь. Про интеграцию платы Arduino и Matlab можно узнать на следующем сайте. Пример интеграции платы Arduino c Matlab, рассмотренный на лекции, можно найти здесь. Машина для предсказания приливов (ссылка).
    3. Оконное преобразование Фурье. Пример практического использования оконного преобразования Фурье к обработке сигнала первого спутника и двухтонального многочастотного сигнала в Matlab можно скачать здесь.
    4. Введение в цифровые фильтры. Цифровые фильтры могут использоваться для решения разнообразных задач. Рассмотрим одну из них на примере ЛИС-системы. Представим себе, что в качестве импульсной характеристики такой системы выступает импульсный отклик помещения. Этот отклик можно получить с использованием микрофона, который записывает звук, представляющий рассеивание импульсного источника звука. Примером подобного отклика может выступать импульсный отклик Лозаннского собора, который измерил Докманич И. (Dokmanic I.) и его коллеги, записав звук лопнувшего в соборе воздушного шарика. Скачать эту запись можно здесь. Выполнение операции свертки этой записи (импульсной характеристики собора), например, с записью музыкального фрагмента, полученного с использованием виолончели, позволяет искусственно пересоздать акустику большого пространства собора. Пример Matlab-кода, выполняющего подобную операцию, можно скачать здесь.
    5. КИХ-фильтры с линейной фазочастотной характеристикой.
    6. Всепропускающие фильтры. Хорошо описанный теоретический материал с примерами и задачами по данной теме можно найти в источнике [15] в дополнительных материалах ниже. Анализировать нужно стр. 193-194, 209-212. Дополнительно рекомендуется обратиться к источнику [16] (стр. 89-91).
    7. Минимально-фазовые системы. Хорошо описанный теоретический материал с примерами и задачами по данной теме можно найти в источнике [15] в дополнительных материалах ниже. Анализировать нужно стр. 194-195, 212-216. Дополнительно рекомендуется обратиться к источнику [16] (стр. 91-93).
    8. Системы с обратной связью. Хорошо описанный теоретический материал с примерами и задачами по данной теме можно найти в источнике [15] в дополнительных материалах ниже. Анализировать нужно стр. 195-196, 216-217. Дополнительно рекомендуется обратиться к источнику [16] (стр. 94-95).
    9. Синтез цифровых КИХ- и БИХ-фильтров.
    10. Многоскоростная цифровая обработка сигналов.
    Задания для самостоятельного выполнения
    1. Тест № 1 (ссылка). Выполненное задание должно быть сдано не позднее 29.09.2017.
    2. Тест № 2 (ссылка). Выполненное задание должно быть сдано не позднее 20.10.2017.
    3. Тест № 3 (ссылка). Выполненное задание должно быть сдано не позднее 27.10.2017Замечание. В задаче № 20 Matlab может выдать такую фразу: Error using imread (line 349). File "cameraman.tif" does not exist. Пугаться не нужно. Фраза означает, что изображение cameraman.tif не существует. Видимо, это зависит от версии пакета. Если такая проблема возникает, то скачайте это изображение здесь. Поместите его в текущую папку Matlab и вызовите в файле image_filtering.m такой командой: I = double(imread('Cameraman256.png'))/255; Удачи!
    4. Тест № 4 (ссылка). Выполненное задание должно быть сдано не позднее 24.11.2017.
    Темы лабораторных работ
    1. Синтез цифровых КИХ-фильтров методом окон (описание .pdfприложение .pdf, m-файлы .rar).
    2. Синтез цифровых БИХ-фильтров методом билинейного z-преобразования (описание .pdfприложение .pdf, m-файлы .rar). Замечание. При реализации полосового или режекторного фильтра в качестве функции zmapping используйте следующую.
    3. Синтез оптимальных по Чебышёву КИХ-фильтров (описание .pdfприложение .pdf, m-файлы .rarмодель simulink .rar).
    4. Многоскоростная цифровая обработка сигналов (описание .pdf, m-файлы .rar).
    5. Обработка сигналов на основе вейвлет-преобразования (описание .pdf, приложение .pdfm-файлы .rar).
    6. Применение адаптивной фильтрации в обработке цифровых сигналов (описание .pdfm-файлы .rar).
    7. Список опечаток в книге Приоров А.Л., Волохов В.А., Лаврентьев А.М. Основы цифровой обработки сигналов. Лабораторный практикум.  Ярославль: ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (филиал г. Ярославль), 2012 (список .pdf). Замечание: пожалуйста, в случае нахождения опечаток или неточностей в вышеозначенной книге, сообщите о них мне в комментах здесь или на электронную почту. Заранее спасибо!
    Дополнительные материалы
    1. Список рекомендуемой литературы (список .pdf).
    2. Волохов В.А. Лекция по разностным уравнениям. ЯрГУ, 2010 (описание .djvu).
    3. Хрящев В.В., Приоров А.Л., Волохов В.А. Основы теории цепей. Сборник задач. Глава 4. ЯрГУ, 2008 (описание .pdf).
    4. Волохов В.А. Синтез цифровых КИХ-фильтров методом окон. Сборник задач. ЯрГУ, 2010 (описание .pdf).
    5. Волохов В.А. Синтез цифровых БИХ-фильтров методом билинейного z-преобразования. Сборник задач. ЯрГУ, 2011 (описание .pdf).
    6. Лукин А.С., Крылов А.С. "Интегральные преобразования в обработке изображений, введение в цифровую обработку мультимедийной информации" 2011 (ссылка).
    7. Freeman D. Signal and Systems (6.003), 2010. Massachusetts Institute of Technology (ссылка).
    8. Lustig M. Digital Signal Processing (EE123), 2011. University of California, Berkeley (ссылка).
    9. Lustig M. Digital Signal Processing (EE123), 2012. University of California, Berkeley (ссылка).
    10. Kundur D. Real-Time Digital Signal Processing (ECEN448), 2011. Texas A&M University (ссылка).
    11. Gilbert S. Wavelets, Filter Banks and Application (18.327 / 1.130), 2003. Massachusetts Institute of Technology (ссылка).
    12. Gilbert S. Wavelets, Filter Banks and Application (18.327 / 1.130), 2004. Massachusetts Institute of Technology (ссылка). Примечание: здесь можно найти примеры Matlab-кодов по теме связанной с вейвлетами и вейвлет-преобразованием.
    13. Oppenheim A.V. Signals and Systems (6.007), 2011. Massachusetts Institute of Technology (ссылка).  Примечание: здесь можно найти видеолекции одного из ведущих специалистов в области "Цифровой обработки сигналов" - Алана Оппенгейма.
    14. Грибунин В.Г. Глоссарий по цифровой обработке сигналов (ссылка).
    15. Hayes M.H. Schaum’s Ouline of Theory and Problems of Digital Signal Processing. McGraw-Hill, 1999 (ссылка).
    16. Хрящев В.В., Приоров А.Л., Волохов В.А. "Основы теории цепей. Сборник задач".  Ярославль: ЯрГУ, 2008 (ссылка).
    Замечание: Вопросы, затрагивающие решение задач, описание лабораторного практикума, трудности возникающие при написании программной части лабораторных работ, разбор листинга языка пакета Matlab и т.п., могут быть заданы в комментариях настоящего раздела или присланы по электронной почте.

    Руководитель курса: доц. каф. ИКР Волохов В.А.