1 eeet0485 digital signal processing...

EEET0485 Digital Signal Processing

Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

DSP1-1

1EEET0485

Digital Signal Processing

การประมวลผลสญญาณดจตอลผศ. ดร. พระพล ยวภษตานนท

ภาควชาวศวกรรมอเลกทรอนกส



DSP1-2

Course Outline• Introduction and Applications of DSP• Discrete-time signals and systems• Discrete-time Fourier Transform (DTFT) • Z-transform • Discrete Fourier Transform (DFT)• Finite Impulse Response (FIR) filter • Infinite Impulse Response (IIR) filter• Multi-rate signal processing



DSP1-3

Textbooks • ตำาราหลก• ตำาราประกอบ



DSP1-4

การวดผล

• อภปราย นำาเสนอ 5%, • คะแนนปฏบต 20 % (LabVIEW) • คะแนนสอบกลางภาค 25% • คะแนนสอบปลายภาค 50%



DSP1-5

Course Website

• http://embedsigproc.wordpress.com/dsp-lecture-page/



DSP1-6

Digital Signal Processing• Digital Signal Processing กระบวนการ

ทางดจตอล ทชวยหาความหมายของสญญาณ (signals) ทไมสามารถเขาใจไดดวย ตา ห จมก ลน สมผส

• กระบวนการคอ : บวก ลบ คณ หาร สญญาณดจตอล• สญญาณ (Signals) : คอ การแปรรปของ

พลงงานททงมองเหนและมองไมเหน ไดยนและไมไดยน สมผสไดและสมผสไมได ใหเปนปรมาณทางไฟฟา – สญญาณเรดาร เสยงพด เสยงเพลง เสยงปลาวาฬ

อนฟราเรด คลนสญญาณโทรศพท คลนสนาม สญญาณมอของจราจร กลนไวน แรงกระแทก และ อนๆ อกมากมาย...



DSP1-7

ขอด ขอเสย

1 .ความแมนยำาสง (Accuracy)

2. ความสามารถในการทำาซำา (reproducibility)

3. ความทนทานตอการเปลยนแปลง อณหภม และ อายใชงาน

4. ความเชอถอไดสง5. มความยดหยน

(flexibility) ในการเปลยนแปลงพารามเตอร

6. ดดแปลงใหใชงานไดหลากหลายประเภท

1 .ความเรวในการทำางานตำา2 .ราคาสง3 .เวลาทใชในการออกแบบ

มาก4 .มปญหาของความยาวการ

เกบขอมลทจำากด (Finite word length)

ขอด ขอเสย ของ Digital Signal Processing



DSP1-8

DSP Applications• Communications• Biomedical Imaging • Robotics• Industry• Entertainment• Military



DSP1-9

Radar• ระบบเรดาร ใชในการหาระยะทางของวตถ จากการนบ

การหนวงเวลา (delay) ของสญญาณทรบไดเทยบกบทสงออกไปสญญาณทสงออกไป

สญญาณทรบเขามา



DSP1-10

Transmitted and Received Sine Radar Signal

• สญญาณสงไป 1 รปคลน• สญญาณทรบไดโดยไมม Noise

กรณน งาย เพราะ ดดวย ตาเปลา (จากเครองมอวดเชน สโคป)กเหนชดวาคาการหนวง เปนเทาใด



DSP1-11

Correlation• การทำา Correlation คอการหา ความคลายกน ของ

สองสญญาณ• สญลกษณ ของการ Correlation คอ • การกระทำา คอ การคณและบวก (หรอ Integration)

BC

A

B

AX å=



DSP1-12

Detected Radar SignalNo Noise

• เราใช Correlation ในการกำาหนดระยะทางจากการสะทอนของสญญาณเรดาร กรณไมม Noise

A

B



DSP1-13

Received Radar with Noise• หากสญญาณทรบไดถกหนวง และ ปนดวย Noise จะ

ดยาก

• สญญาณขางบนน มความหมาย ทมองไมไดดวยตาเปลา

• แตเราดงความหมายของสญญาณออกมาไดจากการกระทำา (Operation) ตางๆ ในการประมวลผลสญญาณดจตอล

+Noise =



DSP1-14

Detected Radar SignalWith Noise

• ผลลพธของการทำา Correlation คอ การทราบวาตำาแหนงสงสดคอตำาแหนง delay กรณไมม Noise

A

B

C



DSP1-15

Image Processingภาพถายดวงจนทรจาก Apollo

การประมวลผลสญญาณดจตอล มจดเรมจาก Image Processingภาพถายดวงจนทรแบบทยงไมผานการประมวลผลจะมว เมอผานการประมวลผลดวยการใชการ sharpening แลว เหนรายละเอยดของหลม บนพนผว (crator) ปรากฏอยางเดนชด



DSP1-16

Image Processing: X-Ray Imaging



DSP1-17

Computer Tomography

Computed Tomography, Thorsten M. Buzug



DSP1-18

CT Scanner Development




DSP1-19

Modern CT Imaging




DSP1-20

Magnetic Resonance Imaging (MRI)

• เปนเครองมอสำาหรบถายภาพอวยวะภายในของมนษยโดยไมตองอาศยการผาตด



DSP1-21

MRI Principle



DSP1-22

Basic of MRI



DSP1-23

Ultrasound Imaging



DSP1-24

Ultrasound Transducer



DSP1-25

2-D Ultrasound Imaging



DSP1-26

3-D Ultrasound Scanner



DSP1-27

3-D Ultrasound Imaging



DSP1-28

Image Processing: Geographical



DSP1-29

Image Processing: Restoration



DSP1-30

Image Processing: Resampling



DSP1-31

Pattern recognition



DSP1-32

Image Processing: Fault Detection



DSP1-33

Classification

Classification, Parameter Estimation andState Estimation, F. van der Heijden Et al.



DSP1-34

Classification Process



DSP1-35

Classification Probability



DSP1-36

Quality Inspection



DSP1-37

Speech Processing“Speak & Spell”

Memory Card เพมรปแบบเสยง E.T.

• ใชชพ TMS5110 ของ TI ( Texas Instrumnet) ซงเปน Speech/ Voice synthesizer • การสงเคราะหเสยงพดจะใชหลกการทเรยกวา linear predictive coding (LPC)



DSP1-38

เซนเซอรแบบอารเรยแบบลากจง (Towed array sensor)

เปนระบบตรวจจบสญญาณ ทเรยกวาระบบ SONAR (Sound navigation and ranging) เพอตรวจจบวา มวตถ หรอ ยานพาหนะใดๆของฝายตรงขามอยในรศมทำาการหรอไมและอยในทศทางไหน



DSP1-39

Microphone Array

MULTIRATE STATISTICAL SIGNAL PROCESSING, Omid S. Jahromi

-20 0 20 40 60 80 -5

0

0.25

0.5

0.75

1

ทศทางของBeam เปนองศา

อตราขยาย



DSP1-40

DSP in Robotics



DSP1-41

Robot Localisation

Probabilistics RobotsSebastian THRUNWolfram BURGARDDieter FOX



DSP1-42

Rhino: Guide Tour Robot




DSP1-43

Robot Mapping




DSP1-44

Artificial Neural Networks



DSP1-45

ANN in Finance



DSP1-46

Mobile Communications• ระบบโทรศพทเคลอนท

• สญญาณวงผาน Channel• เรยก channel แบบม

หลายๆ เสนทางวา Multipath channel

1

2

1 2



DSP1-47

โมเดลของชองการสอสารสญญาณ• เราโมเดลชองทางสอสารดวยระบบ FIR

Multipath Channel(FIR)



DSP1-48

Equalisation • ตวปรบแตงสญญาณทำาหนาท ดด สญญาณกลบ“ ”

คนMultipath Channel Equaliser



DSP1-49

วงจรปรบแตงสญญาณ (Equaliser)



DSP1-50

Training bits for GSM



DSP1-51

การปรบตวของอควอไลเซอร



DSP1-52

Seismographic Earthquake



DSP1-53

ไมโครโฟนสำาหรบเครองชวยฟง

โปรเฟสเซอร B.Widrow กบเครองชวยฟง (Hearing aids)

ปญหาของเครองชวยฟง คอ 1.มการเกดเสยงรบกวนมากจนทำาใหฟงไมรเรอง แทนทสญญาณเสยงพดของผสนทนาทตองการจะถกขยายเพยงอยางเดยว แตกลบเปนวา สญญาณรบกวนกถกขยายตามไปดวย 2.การเกดสญญาณเสยงกอง (reverberation) ในกรณน เปนการเกดสญญาณเสยงทม ความคลายคลงกบตนฉบบ แตตางกนทการเกดการหนวงเวลา



DSP1-54

สญญาณเอคโคในระบบโทรศพท



DSP1-55

วงจรกรองแบบ FIR (Finite impulse respose)

z-1 z-1 z-1สญญาณรบx[k]

S y[k]

h[0] h[1] h[2] h[4]

z-1

h[3]

4

0

][][

]4[]4[]3[]3[]2[]2[]1[]1[][]0[][

i

ikxih

kxhkxhkxhkxhkxhky



DSP1-56

เครองกำาจดเอคโค(Echo Canceller)



DSP1-57

Near-fieldระบบกำาจด เอคโค

เครอขายโทรศพท

ไมโครโฟน

ลำาโพงระบบแฮนดฟร

ผนงหองโดยสาร

Far-field

เครองกำาจดเอคโคทางเสยง (Acoustic Echo Canceller)



DSP1-58

Continuous-Time vs. Discrete-Time Signals

0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T

Continuous time, Continuous Amplitude

Discrete time , Continuous Amplitude

1( )x t

t2( )x t

t



DSP1-59

Sampled Signal

t nT

1( )x t


2( )x t

t

Input Sampled Output



DSP1-60

สญญาณแบบอนๆ

001010011100101

001010011100101




Discrete time, Discrete Amplitude

Continuous time, Continuous Amplitude,

Uniform time steps

Continuous time, Discrete AmplitudeUniform time steps

3( )x t

t4( )x t

t5( )x t

t



DSP1-61

สรป• Digital Signal Processing คอ กระบวนการทาง

ดจตอล บวก ลบ คณ หาร สญญาณดจตอล ทชวยหาความหมายของสญญาณ (signals) ทไมสามารถเขาใจไดดวย ตา ห จมก ลน สมผส

• การประมวลผลสญญาณดจตอลมการใชงานในหลายดานและนบวนจะมากขนเรอยๆ

1 eeet0485 digital signal processing...

Documents