Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Praktyczny poradnik dla inżynierów i naukowców
DSP (Digital Signal Processing) jest jedną z najbardziej tajemniczych dziedzin współczesnej
elektroniki. Wszyscy się z nią na co dzień spotykamy (choćby w odbiornikach GPS czy
odtwarzaczach MP3, DVD i CD), ale grono specjalistów dokładnie wiedzących "co i
jak w DSP piszczy" jest stosunkowo wąskie.
Lekarstwem na braki w wiedzy o DSP jest ta właśnie książka.
Jej autor, renomowany konstruktor zaawansowanych, komercyjnych systemów opartych na
DSP, a także wykładowca uczelniany i wieloletni szef zespołów badawczych w różnych
firmach, znając problemy, na jakie napotykali jego studenci i współpracownicy, napisał
książkę niemal od razu uznaną na świecie za Biblię DSP.
Jej pierwsze wydanie ukazało się nakładem firmy Analog Devices, a pierwsze wydanie
komercyjne – w 1997 roku. Od tamtej pory Digital Signal Processing – A Practical Guide
for Engineers and Scientists jest światowym bestsellerem z zakresu DSP.
Dodatkowym potwierdzeniem uznania, jakim cieszy się książka są jej przekłady na
inne języki, a także lokalne wydania anglojęzyczne m.in. w Indiach i Chinach.
Przedmowa
Cele książki i sposoby ich realizacji
Podziękowania
1. Rozległość zastosowań i głębia problematyki DSP
Korzenie DSP
Telekomunikacja
Przetwarzanie sygnału fonicznego
Echolokacja
Przetwarzanie obrazów
2. Statystyka, rachunek prawdopodobieństwa i szumy
Terminologia sygnałów i wykresów
Wartość średnia i odchylenie standardowe
Sygnał a proces przezeń reprezentowany
Histogram, pmf, pdf
Rozkład normalny
Generacja szumu cyfrowego
Precyzja i dokładność
3. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe
Kwantyzacja
Twierdzenie o próbkowaniu
Przetwarzanie cyfrowo-analogowe
Filtry analogowe w przetwarzaniu danych
Wybór filtru antyaliasingowego
Przetwarzanie o wielu częstotliwościach próbkowania (multirate). Jednobitowe
przetwarzanie danych
4. Oprogramowanie DSP
Liczby w komputerze
Zapis staloprzecinkowy (liczby całkowite)
Metody rozkładu
Alternatywy liniowości
6. Splot
Funkcja delta i odpowiedź impulsowa
Splot
Algorytm od strony wejścia
Algorytm od strony wyjścia
Suma wejść ważonych
7. Właściwości splotu
Typowe odpowiedzi impulsowe
Właściwości matematyczne
Szybkość
8. Dyskretne przekształcenie Fouriera
Rodzina przekształceń Fouriera
Zapis i format rzeczywistego DFT
Zmienna niezależna w dziedzinie częstotliwości
Funkcje bazowe DFT
Synteza, obliczanie odwrotnej transformaty DFT
Analiza, obliczanie transformaty DFT
Dualizm
Zapis we współrzędnych biegunowych
Niedogodności współrzędnych biegunowych
9. Zastosowania DFT
Analiza widmowa sygnałów
Odpowiedź częstotliwościowa systemów
Splot przez dziedzinę częstotliwości
10. Właściwości przekształcenia Fouriera
Liniowość przekształcenia Fouriera
Właściwości fazowe
Okresowy charakter DFT
Kompresja i ekspansja, przetwarzanie o wielu częstotliwościach próbkowania
Mnożenie sygnałów (modulacja amplitudy)
Dyskretne w czasie przekształcenie Fouriera
Zależność Parsevala
11. Pary transformat Fouriera
Para transformat funkcji delta
Funkcja sin(x)/x
Inne pary transformat
Efekt Gibbsa
Harmoniczne
Sygnały świergotowe
12. Szybkie przekształcenie Fouriera
Rzeczywiste DFT z zastosowaniem zespolonego DFT
Jak działa FFT
Programy FFT
Porównanie szybkości i dokładności
Dalszy wzrost szybkości
13. Przetwarzanie sygnałów ciągłych
Funkcja delta
Splot
Przekształcenie Fouriera
Szereg Fouriera
14. Wprowadzenie do filtrów cyfrowych
Podstawowe informacje o filtrach
Jak informacja jest reprezentowana w sygnałach
Parametry w dziedzinie czasu
Parametry w dziedzinie częstotliwości
Filtry górnoprzepustowe, pasmowoprzepustowe i pasmowozaporowe
Klasyfikacja filtrów
15. Filtry o zasadzie średniej kroczącej
Realizacja przez splot
Tłumienie szumu a odpowiedź skokowa
Odpowiedź częstotliwościowa
Filtry pokrewne filtrom o średniej kroczącej
Realizacja przez rekursję
16. Filtry okienkowane funkcją sinc
Sposób realizacji filtrów z okienkowaniem funkcją sinc
Projektowanie filtru
Przykłady filtrów okienkowanych funkcją sinc
Granice możliwości
17. Filtry dostosowane do szczególnych wymagań
Dowolna odpowiedź częstotliwościowa
Rozplot
Filtry optymalne
18. Splot FFT
Metoda nakładania z dodawaniem (overlap-add)
Splot FFT
Polepszenie szybkości
19. Filtry rekursywne
Metoda rekursywna
Jednobiegunowe filtry rekursywne
Filtry wąskopasmowe
Odpowiedź fazowa
Stosowanie liczb całkowitych
20. Filtry Czebyszewa
Odpowiedzi Czebyszewa i Butterwortha
Projektowanie filtru
Przerzut odpowiedzi skokowej
Stabilność
21. Porównanie filtrów
Pojedynek 1: Filtry analogowe przeciw cyfrowym
Pojedynek 2: Filtr okienkowany funkcją sinc przeciw filtrowi Czebyszewa
Pojedynek 3: Filtr o średniej kroczącej przeciw filtrowi jednobiegunowemu
22. Przetwarzanie sygnałów fonicznych
Słuch ludzki
Barwa dźwięku
Zależność jakości dźwięku od przepływności bitowej...
Technika audio o wysokiej wierności
Kompansja
Synteza i rozpoznawanie mowy
Nieliniowe przetwarzanie sygnałów fonicznych
23. Tworzenie i wyświetlanie obrazów
Struktura obrazu cyfrowego
Aparaty fotograficzne i oczy
Telewizyjne sygnały wideo
Akwizycja i wyświetlanie innych obrazów
Regulacja jaskrawości i kontrastu
Przekształcenia skali szarości
Odkształcanie obrazów (warping)
24. Liniowe przetwarzanie obrazów
Splot
Modyfikacja krawędzi 3x3
Splot przez rozlączność
Przykład dużej funkcji PSF - spłaszczanie oświetlenia
Fourierowska analiza obrazu
Splot FFT
Bliższe spojrzenie na splot obrazowy
25. Specjalne techniki obrazowe
Rozdzielczość przestrzenna
Odstęp i apertura próbkowania
Stosunek sygnału do szumu
Morfologiczne przetwarzanie obrazu
Tomografia komputerowa
26. Sieci neuronowe (i więcej!)
Wykrywanie celu
Architektura sieci neuronowych
Dlaczego to działa?
Trenowanie sieci neuronowych
Ocena wyników
Projektowanie filtru rekursywnego
27. Kompresja danych
Sposoby kompresji danych
Kodowanie ciągów
Kodowanie Huffmana
Kodowanie delta
Kompresja LZW
JPEG (kompresja transformatowa)
MPEG
28. Cyfrowe procesory sygnałowe
Czym cyfrowe procesory sygnałowe różnią się od innych mikroprocesorów
Buforowanie cykliczne
Architektura cyfrowego procesora sygnałowego
DSP stałoprzecinkowe a DSP zmiennoprzecinkowe
Język C a język asemblera
Jak szybkie są cyfrowe procesory sygnałowe?
Rynek cyfrowych procesorów sygnałowych (DSP)
29. Rozpoczęcie pracy z DSP
Rodzina ADSP-2106x
Zestaw próbny SHARC EZ-KIT Lite
Przykład projektowania - filtr SOI do sygnałów fonicznych..
Pomiary analogowe w systemie DSP
Inne spojrzenie na systemy stało- i zmiennoprzecinkowe
Zaawansowane narzędzia programowe
30. Liczby zespolone
System liczb zespolonych
Zapis we współrzędnych biegunowych
Stosowanie liczb zespolonych metodą zastępowania
Zespolona reprezentacja sinusoid
Zespolona reprezentacja systemów
Analiza obwodów elektrycznych
31. Zespolone przekształcenie Fouriera
Rzeczywiste DFT
Równoważność matematyczna
Zespolone DFT
Rodzina przekształceń Fouriera
Dlaczego stosuje się przekształcenie Fouriera
32. Przekształcenie Laplace‘a
Właściwości dziedziny s
Metodyka przekształcenia Laplace‘a
Analiza obwodów elektrycznych
Znaczenie zer i biegunów
Projektowanie filtrów w dziedzinie zmiennej zespolonej s
33. Przekształcenie Z
Właściwości dziedziny z.
Analiza systemów rekursywnych
Stopnie kaskadowe i równoległe
Inwersja widmowa
Zmiany wzmocnienia
Projektowanie filtru Czebyszewa-Butterwortha
To, co najlepsze i najgorsze w DSP
Słownik pojęć
Indeks
624 strony, Format: 17.0x24.0cm, oprawa twarda
