Użytkownik nieznany → zaloguj się

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów

Od teorii do zastosowań

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów

Tomasz P. Zieliński

2007, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności

Liczba stron: 832

ISBN: 978-83-206-1640-8

XML: format ONIX

W książce w sposób przystępny dokonano przejścia od matematycznych podstaw teorii sygnałów analogowych do współczesnych zastosowań analizy i przetwarzania sygnałów cyfrowych. Niezbędne rozważania matematyczne zilustrowano licznymi przykładami obliczeniowymi, rysunkami oraz programami komputerowymi, napisanymi w języku Matlab. Poza klasycznymi tematami, takimi jak filtracja analogowa i cyfrowa oraz ciągła i dyskretna transformacja Fouriera, opisano także zagadnienia bardziej zaawansowane: filtrację adaptacyjną, estymację rekursywną oraz nowoczesne metody analizy częstotliwościowej i czasowo-częstotliwościowej sygnałów, w tym transformację falkową i zespoły filtrów. Podano również podstawy: kodowania i rozpoznawania sygnału mowy, kompresji MP3 sygnału audio, analizy i przetwarzania obrazów oraz cyfrowej modulacji wielotonowej, stosowanej m.in. w szybkich telefonicznych modemach ADSL oraz w lokalnych bezprzewodowych sieciach komputerowych typu Wi-Fi. Książka jest podręcznikiem akademickim. W zamierzeniu autora każdy z rozdziałów stanowi zamkniętą całość, odpowiednią do oddzielnej lektury, dlatego część przedstawionego materiału będzie się w niewielkim stopniu powtarzać, ale zazwyczaj w nieco innej formie. Książka jest adresowana do pracowników naukowych wyższych uczelni, słuchaczy studiów doktoranckich, studentów zgłębiających tajniki cyfrowego przetwarzania sygnałów oraz praktykujących inżynierów zainteresowanych własnym rozwojem.
PrzedmowaXI
Wykaz oznaczeńXIII
Wykaz skrótówXV
1. Sygnały i ich parametry1
1.1. Pojęcia podstawowe1
1.2. Klasyfikacja sygnałów2
1.3. Sygnały deterministyczne4
1.3.1. Parametry4
1.3.2. Przykłady7
1.3.3. Sygnały zespolone13
1.3.4. Rozkład sygnałów na składowe14
1.3.5. Funkcja korelacji własnej i wzajemnej14
1.3.6. Splot sygnałów17
1.3.7. Transformacja Fouriera22
1.4. Sygnały losowe24
1.4.1. Zmienne losowe24
1.4.2. Procesy losowe, stacjonarność, ergodyczność26
1.4.3. Funkcje korelacji i kowariancji, gęstość widmowa mocy28
1.4.4. Estymatory parametrów i funkcji30
1.4.5. Filtracja sygnałów losowych34
1.5. Przykład ćwiczenia komputerowego35
2. Podstawy matematyczne analizy sygnałów deterministycznych39
2.1. Przestrzenie sygnałów deterministycznych39
2.2. Dyskretne reprezentacje ciągłych sygnałów deterministycznych41
2.3. Ciągłe reprezentacje ciągłych sygnałów deterministycznych - przekształcenia całkowe47
2.4. Reprezentacje sygnałów dyskretnych - przestrzenie wektorowe50
2.5. Przykład ćwiczenia komputerowego60
3. Szereg Fouriera63
3.1. Ortogonalne funkcje bazowe63
3.2. Harmoniczne zespolone funkcje bazowe65
3.3. Harmoniczne rzeczywiste funkcje bazowe66
3.4. Przykład obliczeniowy67
3.5. Przykład ćwiczenia komputerowego68
3.6. Szereg Fouriera sygnałów dyskretnych - dyskretne przekształcenie Fouriera71
4. Całkowe przekształcenie Fouriera74
4.1. Definicja74
4.2. Podstawowe właściwości75
4.3. Transformaty Fouriera wybranych sygnałów79
4.4. Widmo iloczynu i splotu dwóch sygnałów87
4.5. Twierdzenie o próbkowaniu93
4.6. Widmo sygnału spróbkowanego97
4.7. Przykład ćwiczenia komputerowego101
5. Układy analogowe103
5.1. Analogowe układy LTI103
5.2. Transmitancja układu analogowego, zera i bieguny107
5.3. Przekształcenie Laplace'a, transmitancja Laplace'a112
5.4. Wykresy Bodego116
5.5. Złożone układy analogowe LTI118
5.6. Analiza matematyczna wybranych układów120
5.7. Przykłady projektowania124
5.8. Przykład ćwiczenia komputerowego129
6. Analogowe filtry Butterwortha i Czebyszewa131
6.1. Ogólne zasady projektowania filtrów analogowych132
6.2. Transformacja częstotliwości139
6.3. Filtry Butterwortha146
6.4. Filtry Czebyszewa typu I157
6.5. Filtry Czebyszewa typu II161
6.6. Sprzętowa implementacja filtrów analogowych165
7. Dyskretyzacja sygnałów analogowych173
7.1. Podstawy173
7.2. Przetworniki analogowo-cyfrowe179
7.3. Przetworniki cyfrowo-analogowe184
7.4. Tor przetwarzania analogowo-cyfrowego i cyfrowo-analogowego185
8. Analiza częstotliwościowa sygnałów dyskretnych192
8.1. Widmo Fouriera sygnałów dyskretnych192
8.1.1. Przekształcenie Fouriera dla sygnałów ciągłych193
8.1.2. Szereg Fouriera dla sygnałów ciągłych193
8.1.3. Przekształcenie Fouriera dla sygnałów dyskretnych194
8.1.4. Szereg Fouriera dla sygnałów dyskretnych, czyli dyskretne przekształcenie Fouriera198
8.2. Przykłady dyskretnych transformat Fouriera sygnałów202
8.3. Interpretacja dyskretnego przekształcenia Fouriera206
8.4. Tor przetwarzania sygnałów podczas analizy częstotliwościowej210
8.5. Dyskretne okna czasowe212
8.5.1. Okna nieparametryczne212
8.5.2. Okna parametryczne217
8.6. Przykłady analizy częstotliwościowej z wykorzystaniem funkcji okien;220
8.7. Szybkie wyznaczanie funkcji autokorelacji i funkcji gęstości widmowej mocy226
9. Algorytmy wyznaczania dyskretnej transformacji Fouriera231
9.1. Metoda bezpośrednia231
9.2. Algorytm Goertzela234
9.3. Rekurencyjne wyznaczanie sekwencji dyskretnych transformat Fouriera236
9.4. Transformacja świergotowa - lupa w dziedzinie częstotliwości239
9.5. Szybka transformacja Fouriera - algorytmy radix-2241
9.5.1. Podział w dziedzinie czasu - DIT (Decimation in Time)241
9.5.2. Podział w dziedzinie częstotliwości - DIF (Decimation in Frequency)252
9.6. Szybka transformacja Fouriera dla sygnałów rzeczywistych255
9.7. Dwuwymiarowa dyskretna transformacja Fouriera257
9.8. Wyznaczanie DCT metodą szybkiej transformacji Fouriera258
10. Układy dyskretne260
10.1. Układy dyskretne LTI260
10.2. Algorytm filtracji sygnałów za pomocą dyskretnych układów LTI265
10.3. Transformacja Z267
10.4. Odwrotna transformacja Z270
10.5. Właściwości transformacji Z274
10.6. Transmitancja układów dyskretnych275
10.7. Przykłady projektowania układów dyskretnych metodą "zer i biegunów"280
10.8. Przykład ćwiczenia komputerowego284
11. Projektowanie rekursywnych filtrów cyfrowych288
11.1. Wymagania stawiane filtrom cyfrowym289
11.2. Metoda Yule’a-Walkera291
11.3. Metoda niezmienności odpowiedzi impulsowej291
11.4. Metoda dopasowanej transformacji Z293
11.5. Metoda transformacji bilingowej293
11.6. Przykłady projektowania filtrów w języku Matlak297
11.7. Przykład ćwiczenia komputerowego;304
12. Projektowanie nierekursywnych filtrów cyfrowych307
12.1. Wprowadzenie308
12.2. Metoda próbkowania w dziedzinie częstotliwości313
12.3. Metoda optymalizacji średniokwadratowej317
12.4. Metoda aproksymacji Czebyszewa (algorytm Remeza)321
12.5. Metoda okien325
12.6. Filtry specjalne339
12.6.1. Filtr Gilberta339
12.6.2. Filtr różniczkujący345
12.6.3. Filtr interpolatora i decymatora cyfrowego347
12.6.4. Przykład ćwiczenia komputerowego351
12.7. Synchronizacja próbek wejściowych i wyjściowych filtra353
13. Algorytmy filtracji cyfrowej356
13.1. Klasyczne struktury filtrów cyfrowych356
13.2. Struktura zmiennych stanu361
13.3. Inne struktury filtrów cyfrowych;363
13.4. Splot liniowy i kołowy364
13.5. Algorytmy szybkiego splotu sygnałów dyskretnych371
13.6. Algorytmy sekcjonowanego szybkiego splotu sygnałów dyskretnych373
13.7. Przykład ćwiczenia komputerowego376
14. Filtry adaptacyjne379
14.1. Wprowadzenie379
14.2. Podstawy filtracji adaptacyjnej380
14.3. Filtracja optymalna - filtr Wienera382
14.4. Gradientowe filtry adaptacyjne384
14.5. Filtry adaptacyjne LSM - bez pamięci386
14.6. Filtry adaptacyjne LS (RLS) - filtry z pamięcią388
14.7. Przykłady zastosowań391
14.8. Przykład ćwiczenia komputerowego - filtr adaptacyjny (N)LMS394
15. Liniowa estymacja rekursywna399
15.1. Metoda najmniejszych kwadratów. Filtry RLS i WRLS399
15.2. Metoda minimalno-średniokwadratowa. Filtr Kalmana408
16. Zaawansowane metody analizy częstotliwościowej sygnałów420
16.1. Wprowadzenie420
16.2. Modelowanie parametryczne AR, MA i ARMA423
16.2.1. Podstawy423
16.2.2. Model AR426
16.2.3. Model MA427
16.2.4. Model ARMA429
16.2.5. Podsumowanie430
16.3. Metody podprzestrzeni430
16.3.1. Podstawy430
16.3.2. Metoda Pisarenki432
16.3.3. Metody pochodne: MUSIC, EV i MV435
16.3.4. Metoda ESPRIT437
16.3.5. Metody podprzestrzeni sygnału (składowych głównych)439
16.4. Przykład ćwiczenia komputerowego440
17. Metody czasowo-częstotliwościowej analizy sygnałów443
17.1. Problem analizy czasowo-częstotliwościowej444
17.2. Transformacja Gabora450
17.3. Krótkoczasowa transformacja Fouriera STFT455
17.4. Transformacja falkowa459
17.5. Transformacja Wignera-Ville’a427
17.6. Reprezentacje czasowo-częstotliwościowe z klasy Cohena477
17.7. Przykłady zastosowań486
17.8. Przykład ćwiczenia komputerowego493
18. Zespoły filtrów496
18.1. Wprowadzenie496
18.2. Pojęcia podstawowe500
18.2.1. Decymator i interpolator500
18.2.2. Dekompozycja polifazowa sygnałów503
18.2.3. Decymator i interpolator w zapisie polifagowym506
18.3. Opis matematyczny zespołu filtrów507
18.3.1. Analiza jednej gałęzi507
18.3.2. Analiza wszystkich gałęzi511
18.3.3. Zapis polifazowy zespołu filtrów512
18.3.4. Warunek perfekcyjnej rekonstrukcji514
18.4. Zespoły filtrów z modulacją zespoloną515
18.4.1. DFT jako modulowany zespół filtrów516
18.4.2. Krótkoczasowa transformacja Fouriera; STFT jako modulowany zespół filtrów518
18.4.3. Uogólniony modulowany zespół filtrów oparty na DFT519
18.5. Zespoły filtrów z modulacją kosinusową527
18.5.1. Równania, budowa527
18.5.2. Projektowanie filtrów prototypowych533
18.6. Implementacja programowa zespołu filtrów standardu MPEG audio539
19. Projekt LPC-10: podstawy kompresji i rozpoznawania sygnału mowy545
19.1. Wprowadzenie545
19.2. Model generacji sygnału mowy549
19.3. Układ decyzyjny "mowa dźwięczna/bezdźwięczna"551
19.4. Wyznaczanie filtra traktu głosowego557
19.5. Algorytm kodera i dekodera mowy standardu LPC-10563
19.6. Przykład programu komputerowego566
19.7. Od kodowania do rozpoznawania mowy569
20. Projekt LPC-10: kompresja sygnału mowy - metody zaawansowane577
20.1. Metoda Durbina-Levinsona577
20.2. Filtry kratowe581
20.3. Przykładowy program komputerowy590
21. Projekt MPEG AUDIO: psychoakustyczna kompresja dźwięku592
21.1. Wprowadzenie do standardu MPEG audio593
21.2. Podstawy modelowania psychoakustycznego594
21.3. Modele psychoakustyczne standardu MPEG audio603
21.3.1. Model psychoakustyczny I603
21.3.2. Model psychoakustyczny II604
21.3.3. Program komputerowy612
21.4. Zespoły filtrów w standardzie MPEG audio618
21.5. Kodowanie dźwięku na poziomach MP1 i MP2631
21.5.1. Algorytm kompresji i dekompresji631
21.5.2. Program komputerowy638
22. Projekt OBRAZ: podstawy analizy i przetwarzania sygnałów dwuwymiarowych647
22.1. Wprowadzenie do świata 2D i 3D649
22.2. Transformacje ortogonalne 2D obrazów658
22.2.1. Dyskretna transformacja Fouriera658
22.2.2. Dyskretna transformacja kosinusowa663
22.2.3. Dowolna transformacja ortogonalna - interpretacja współczynników665
22.3.4. Program komputerowy668
22.3. Filtracja 2D obrazów670
22.3.1. Splot 2D670
22.3.2. Projektowanie filtrów 2D674
22.3.3. Przykładowe filtry 2D683
22.3.4. Program komputerowy686
22.4. Falkowa dekompozycja 2D obrazów690
22.4.1. Jednowymiarowa predykcyjna transformacja falkowa691
22.4.2. Związki pomiędzy klasyczną a predykcyjną transformacją falkową697
22.4.3. Program komputerowy do falkowej dekompozycji obrazów700
22.5. Przykłady zastosowań707
22.5.1. Kompresja JPEG i MPEG707
22.5.2. Znaki wodne w obrazach715
22.5.3. Dopasowywanie do siebie obrazów cyfrowych718
22.5.4. Detekcja linii w inżynierii materiałowej - transformacja Hougha730
22.2.5. Algorytmiczna stabilizacja obrazu w zastosowaniach medycznych733
22.5.6. Systemy nawigacji wspomagające zabiegi medyczne737
23. Projekt MODEM ADSL: szybki dostęp do Internetu po linii telefonicznej740
23.1 Podstawy modulacji741
23.2. Cyfrowe modulacje wielotonowe745
23.3. Standard ADSL748
23.4. Modulator-demodulator DMT751
23.5. Źródła zniekształceń i zakłóceń754
23.6. Wybrane zagadnienia implementacyjne759
23.6.1. Identyfikacja odpowiedzi impulsowej kanału759
23.6.2. Korekcja czasowa kanału - skracanie czasu trwania odpowiedzi impulsowej764
23.6.3. Synchronizacja blokowa767
23.6.4. Korekcja częstotliwościowa kanału769
23.6.5. Estymacja przepływności bitowej770
23.6.6. Właściwy dobór korektora czasowego773
23.7. Przykład ćwiczenia komputerowego;773
24. Projekt FAZA: estymacja chwilowego przesunięcia fazowego778
24.1. Estymatory proste778
24.2. Estymatory złożone781
24.3. Przykłady algorytmów782
24.4. Przykładowy program komputerowy786
25. EPILOG: implementacja algorytmów DSP na procesorach sygnałowych787
25.1. Wprowadzenie do budowy i programowania procesorów DSP788
25.2. Splot sygnałów na procesorze DSP791
25.3. Wybrane zagadnienia implementacyjne796
25.3.1. Specyfika budowy i zastosowań procesorów sygnałowych796
25.3.2. Podstawy pisania i uruchamiania programów800
25.3.3. Zaawansowane narzędzia803
25.3.4. Przykład projektowania filtra IIR805
25.4. Przykładowa aplikacja procesora DSP807
25.5. Procesory DSP a układy programowalne FPGA808
25.6. Przyszłość - czy jesteśmy trendy?810
Literatura813
Dodatki823
D.1. Wykaz programów823
D.2. Wersja elektroniczna programów824
Skorowidz825

Wybierz typ dostępu

31,00 zł
18,60 zł
6,88 zł
4,88 zł
3,66 zł
4,88 zł
3,66 zł
dostęp według kodu aktywacyjnego

koszyk

Twój koszyk jest pusty.

Masz już wykupiony dostęp? Pobierz aplikację do przeglądania książek »
eCard platnosci.pl CashBill