PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS

Apresentação em tema: "PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS"— Transcrição da apresentação:

1 PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS
Prof. Hélio Oliveira Ferrari Fb.me/profgandhiferrari

2 Calendário 2° Semestre EC - Segunda: 13:00-14:40;
Terça 08:50-09: EE Integral – Segunda: 14:40 – 18:10 EE Noturno – Segunda: 19:00-20:40; Terça: 20:50-22:30

3 Ementa Caracterização de sistemas lineares; processos dinâmicos contínuos e discretos no tempo; solução de equações diferenciais lineares; função de transferência; Sinais e sistemas discretos no tempo; Transformada Z aplicada ao processamento digital de sinais; Análise de Fourier discreta no tempo; Transformada discreta de Fourier; Filtros digitais.

4 Bibliografia

5 Trabalhos

6 Avaliações Avaliação 1 (duplas) – 15 pts Avaliação 2 (duplas) – 20 pts
Avaliação Semestral – 30 pts Trabalhos laboratórios – 10 pts Trabalho Final – 25 pts Exame Especial – 100 pts

7 Sinais - Definição Definição:
suporte físico/veículo de informações sobre a natureza de um fenômeno físico. Função que representa uma quantidade ou variável física e contém informações sobre o comportamento ou a natureza do fenômeno. - Quantidade física que é usualmente função do tempo, posição, etc.

8 O que é um Sinal ? Sinais estão presente em nosso cotidiano
1- Introdução 8 O que é um Sinal ? Sinais estão presente em nosso cotidiano Exemplo: música, sinal de vídeo, voz etc. Sinal é uma função de variáveis independentes Exemplo: tempo, distância, posição, temperatura, pressão etc. Sinal de voz ou música representa a pressão do ar em função do tempo. O sinal de vídeo consiste numa seqüência de imagens em função de 3 variáveis (duas espaciais e o tempo). Uma figura em PB representa a intensidade de luz em função de duas coordenadas espaciais.

9 O que é Processamento de Sinais ?
1- Introdução 9 O que é Processamento de Sinais ? O objetivo do PS é extrair informações que os sinais carregam. O PS se preocupa com a representação matemática do sinal e com o processo de cálculo para extrair esta informação. O método de extração depende do tipo do sinal e da natureza da informação que ele carrega. A representação do sinal pode ser uma função no domínio original da variável independente ou em termos de funções no domínio de uma transformada. É difícil dar definição precisa do que é o PS. x(n) = (½)n u(n) y(n) = 2 e j(n/6-) Exemplo: X(F) =  x(t) e –j2Ft dt Podemos dizer que o PS entra em cena cada vez que tentamos separar um sinal de um ruído que lhe degrada.

10 O Processamento de Sinais
1- Introdução 10 O Processamento de Sinais A figura ao lado esquematiza o que é PS. PS aparece cada vez que recebemos uma mensagem através de uma linha de transmissão que adiciona a este um ruído. O PS se aplica no nível do receptor a fim de ajudar a recuperar a forma original do sinal. PS são métodos e técnicas com finalidade diversas que encontram aplicações em diversas áreas.

11 Bases, Métodos, Técnicas e Aplicações do PS
1- Introdução 11 Bases, Métodos, Técnicas e Aplicações do PS O PS se baseia em vários ramos da matemática e da física utilizando seus fundamentos teóricos As áreas de aplicação do PS são cada vez mais numerosas Para a construção dos dispositivos de tratamento ele utiliza atualmente a eletrônica e a informática

12 Processamento de Sinais
Aplicações

13 Classificação dos Sinais
1- Introdução 13 Classificação dos Sinais Sinal Analógico tempo contínuo e amplitude contínua - exemplo: sinal de voz.  (a) Sinal Digital tempo discreto e amplitude discreta. Representado por um número finito de dígitos – exemplo: música digital. (b) Sinal Amostrado tempo discreto e amplitude contínua - exemplo: Circuitos com capacitores chaveados. (c) Sinal Quantizado tempo contínuo e amplitudes discreta. (d)

14 Representações dos Sinais
1- Introdução 14 Representações dos Sinais Para representar os sinais e os ruídos, o PS utiliza os conceitos e noções de fenômenos aleatórios. Existem na natureza vários fenômenos físicos que são regidos por leis “conhecidas e dominadas”. Existem também fenômenos onde as grandezas observadas não são regidas por leis simples  utilizamos características estatísticas. A grande vantagem da teoria das funções aleatórias é de dar meios para descrevermos quantitativamente fenômenos que não temos domínio completo. É indispensável um suporte concreto de modelos matemáticos. levar em consideração este fenômenos quantitativamente devemos caracterizá-lo por outros conceitos Seja por desconhecimento das leis exatas ou mesmo devido a uma característica de instabilidade

15 O que é sinal ? O que é ruído ?
1- Introdução 15 O que é sinal ? O que é ruído ? O que distingue sinal do ruído é que o primeiro transporta a informação que nos interessa e o segundo uma informação que não nos interessa. Antes de qualquer medida devemos nos perguntar: O que é sinal e o que é ruído? Dualidade entre sinal-ruído Modelização determinística ou aleatória. Responder esta questão é sempre difícil. Não existe correspondência entre sinal-ruído e determinístico ou aleatório

16 Operações Típicas de PS
1- Introdução 16 Operações Típicas de PS Operações Elementares Adição, escalabilidade e atraso. Geração de Sinais Tão importante quanto o processamento de sinais é a geração sintética de sinais. Modulação e Demodulação Transformação do sinal para HF ou LF. Multiplexação e Demultiplexação Combinação de vários sinais de banda estreita e transmiti-lo como sendo um único sinal. Filtragem É usada para passar algumas componentes de freqüência e rejeitar outras. Domínio do tempo - Adição – Filtragem – é usado para passar algumas componentes de freqüência e rejeitar outras. Mod-Dem – p/ transmissao do sinal é utilizado cabos, fibras, ou atmosfera. Cada um destes meios tem uma banda mais adequada para a transmissão do sinal numa faixa de alta frequencia. Em consequencia disto é necessario transformar este sinal em HF para poder transmiti-lo. Essa operação é chamada de Modulação. A demodulação é a operação inversa. Existem 4 tipos de modulações de sinais analógicos. AM, FM, Phase, Amplitude de Pulso. Multiplex e Demultiplex – Para a utilização eficiente de um canal de transmissão em banda larga, podemos combinar vários sinais de banda estreita e transmiti-lo como sendo um único sinal. O processo inverso se chama demodulação. Geração de Sinais – Tão importante quanto o processamento de sinais é a geração sintética de sinais. Um exemplo simples de gerador de sinal é um dispositivo que gera um sinal de uma onda senoidal. Algumas aplicações requerem geração de sinais randomicos com o espectro constante em amplitude para todas as freqüências. Este sinal é chamado de ruído branco e uma de suas aplicações é a geração de sinal de voz sintetico.

17 1- Introdução 17 Filtragem Sinal composto de três componentes senoidais de freqüências 50Hz, 110Hz e 210Hz. Filtro passa baixa (b) com fc = 80Hz. Filtro passa alta (c) com fc = 150Hz. Filtro passa banda (d) com fc= 80Hz e 150Hz. Filtro rejeita banda (e) com fc= 80Hz e 150Hz. O sinal da figura (a) tem 3 componentes de frequencia (50Hz, 110Hz e 210Hz). A figura apresenta os 4 tipos de filtros existentes (passa baixa, passa alta, passa banda e rejeita banda)