Bài giảng Xử lý tin hiệu số - Giới thiệu - Đinh Đức Anh Vũ

BK
TP.HCM
2011
dce
CE504005
Xử lý Tín hiệu Số
(Digital Signal Processing – DSP)
TS. Đinh Đức Anh Vũ
2011
dce
2DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Giới thiệu về xử lý tín hiệu số
• Tín hiệu (t/h)
– Âm thanh
– Nhiệt độ
– Ánh sáng
– 
• 5 giác quan của con người: thính/xúc/vị/khứu/thị giác
→ cần thiết phải chuyển sang dạng năng lượng điện để được
xử lý bởi não
• Các cảm biến điện tử được dùng để biến đổi t/h sang dạng
số, có thể được xử lý bởi máy tính số (biến đổi AD)
→ xử lý t/h số (DSP)
• T/h sau khi được xử lý có thể được biến đổi sang dạng ban 
đầu trước khi gởi cho các bộ chấp hành (biến đổi DA)
• DSP là gì?
2011
dce
3DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
DSP là gì ?
• Định nghĩa
– Digital
• Hoạt động dùng các t/h rời rạc để biểu diễn dữ liệu dưới dạng số
– Signal
• Tham số biến nhờ đó thông tin được trung chuyển trên các mạch
điện tử
– Processing
• Thực hiện các tác vụ trên dữ liệu theo những lệnh được lập trình
trước
• DSP = thay đổi hoặc phân tích thông tin được biểu
diễn dưới dạng các chuỗi số rời rạc
2011
dce
4DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Tại sao phải xử lý tín hiệu số
• Khả năng lập trình được (programmability)
• Khả năng ổn định (stability)
• Khả năng lặp lại (repeatability)
• Hiện thực dễ dàng các giải thuật thích nghi
• Khả năng hiện thực các mã sửa sai
• Khả năng truyền dẫn và lưu trữ dữ liệu
• Khả năng nén dữ liệu
• Khả năng thực hiện các chức năng đặc biệt
2011
dce
5DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Ứng dụng
DSP
Industrial
(Oil and mineral 
prospecting, 
Process 
monitoring & 
control, 
Nondestructive 
testing, CAD and 
design tools)
Military
(Radar, Sonar, 
Ordnance 
guidance, Secure 
communication)
Scientific
(Earthquake 
recording & 
analysis, Data 
acquisition, 
Spectral analysis, 
Simulation and 
modeling)
Telephone
(Voice and data 
compression, 
Echo reduction, 
Signal 
multiplexing, 
Filtering)
Commercial
(Image and sound 
compression for 
multimedia 
presentation, 
Movie special 
effects, Video 
conference calling)
Space
(Photograph 
enhancement, 
Data compression, 
Intelligent sensory 
analysis by remote 
space probes)
Medical
(Diagnostic imaging 
(CT, MRI, 
ultrasound, and 
others), 
Electrocardiogram 
analysis, Medical 
image 
storage/retrieval)
2011
dce
6DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Ứng dụng
• Đặc điểm chung
– Dùng toán học (nhân, cộng các t/h)
– Xử lý các t/h đến từ thế giới thực
– T/h rời rạc (thông tin giữa các mẫu rời rạc bị mất)
– Yêu cầu đáp ứng trong một khoảng thời gian xác
định
2011
dce
7DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Lịch sử phát triển
• Giải thuật cho DSP
– Mô hình toán cơ bản của t/h liên tục dựa trên biến đổi Laplace và Fourier
– Chuỗi Fourier
• Chuỗi Fourier: áp dụng cho t/h chu kỳ
• Biến đổi Fourier: mở rộng đơn giản của chuỗi Fourier, áp dụng cho t/h không có chu
kỳ
– Laplace
• Biến đổi Z: khối xây dựng cơ bản cho các bộ lọc số
– Biến đổi Fourier rời rạc (DFT)
– Biến đổi Fourier nhanh (FFT)
• Kiến trúc máy tính cho DSP
– ENIAC, IAS
– CISC
• Mạch tích hợp cho DSP
– NMOS, CMOS
– S2811, µPD7720, TMS320
2011
dce
8DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Giới thiệu môn học
• Mục đích
– Khái niệm cơ bản trong lĩnh vực DSP
– Biểu diễn t/h và hệ thống (h/t) trong miền thời
gian, miền tần số, miền Z
– Hiện thực h/t bằng các p/p số: DFT, FFT
– Bộ lọc số
• Yêu cầu
– Kiến thức cơ bản về toán (đặc biệt về số phức)
– Kiến thức cơ bản về thiết kế h/t số
2011
dce
9DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Đề cương khái quát
Khái niệm tín hiệu và hệ thống
T/h và h/t trong miền thời gian
T/h và h/t trong miền Z
T/h và h/t trong miền tần số
Biến đổi Fourier rời rạc (DFT)
Giải thuật biến đổi Fourier nhanh (FFT)
Bộ lọc số
2011
dce
10DSP – Giới thiệu ©2011, Đinh Đức Anh Vũ
Giới thiệu môn học
• Kiểm tra – đánh giá
– Hình thức
– Bài tập – Thực hành: 30%
– Kiểm tra giữa học kỳ: 30%
– Thi cuối học kỳ: 40%
• Tài liệu tham khảo
– Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and 
Applications, John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis. 3rd. Prentice 
Hall
– Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, Sanjit K. 
Mitra. 2nd. McGraw-Hill
– DSP Filters. PROMPT. John Lane, Jayant Datta, Brent Karley, Jay 
Norwood
– A Simple Approach to Digital Signal Processing. Craig Marven, 
Gillian Ewers. John Wiley & sons