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?

Processamento Digital de Sinal em Tempo Real

Conversão Analógico Digital 4

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

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

Aplicações de PDS Processamento de áudio Processamento de imagem Compressão (MP3) “Surround” Processamento de imagem Compressão de imagem (MPEG, JPEG) Reamostragem Detecção de faces Detecção de movimento

Aumento da Dimensão de uma Imagem ?

Aumento da Dimensão de uma Imagem Repetição do valor dos pixéis

Aumento da Dimensão de uma Imagem Utilização da interpolação para obter a imagem aumentada

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”

Aplicações do PDS nas Comunicações

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 Acrescentar slide com a sintese de instrumentos: guitarra, tambor

Aplicações militares do PDS Radar “Synthetic aperture radars” “Arrays” de antenas Sonar Detecção de obstáculos Oceanografia Controlo de mísseis Guerra electrónica

Detecção de Obstáculos com Ultra-sons Sonar de Baixo Custo

Aplicações bio-médicas do PDS ECG – Electrocardiograma Ultrasons (ecografias) Audição Implantes cócleares Próteses auditivas TAC – Tomografia Axial Computarizada Ressonância Magnética Acrescentar slide com ecografia 4D

Ecografia 4D

Implantes Cócleares

Implantes Cócleares http://www.hei.org/research/shannon/simulations/

Aplicações Industriais do PDS Controlo de motores eléctricos Controlo de fontes de alimentação ABS – Anti-lock Braking System Controlo de tracção

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”.

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

Aulas Práticas Trab 1 – Síntese de Instrumentos e Séries de Fourier Trab 2 - Challenge sobre modulação digital Trab 3 - Decimação e Interpolação Trab 4 - Mini projecto sobre bancos de filtros Trab 5 - Challenge sobre Identificação de Sistemas

Avaliação Trabalhos Práticos + TPC: 40% Exame: 60% Nota mínima de 7 valores no exame e na prática

Trabalhos Para Casa Objectivo: guiar o estudo dos alunos ao longo do semestre. Disponíveis na página www da disciplina.

Laboratório de Processamento de Sinal Página WWW de PDS http://www.ieeta.pt/~vieira/pds Laboratório de Processamento de Sinal

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. Acrescentar bibliografia

Eu ouço, e eu esqueço Eu vejo, e eu lembro Eu faço, e eu compreendo