processamento digital de sinal - estgv.ipv.pt 9 - ppt... · – processamento digital de sinais...
TRANSCRIPT
![Page 1: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/1.jpg)
1
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Instituto Superior Politécnico de ViseuEscola Superior de Tecnologia de ViseuCurso de Engenharia de Sistemas e Informática
Manuel A. E. Baptista, Eng.º
Processamento Digital de SinalAula 94.º Ano – 2.º Semestre
![Page 2: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/2.jpg)
2
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Programa:
1. Introdução ao Processamento Digital de Sinal
2. Representação e Análise de Sinais
3. Estruturas e Projecto de Filtros FIR e IIR
4. Processamento de Imagem
5. Processadores Digitais de Sinal
![Page 3: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/3.jpg)
3
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Bibliografia:Processamento Digital de Sinal:•Sanjit K. Mitra, “Digital Signal Processing – A computer based approach”, McGraw Hill, 1998 Cota: 621.391 MIT DIG•Roman Kuc, “Introduction to Digital Signal Processing”, McGraw Hill, 1988.Cota: 621.391 KUC INT•Johnny R. Johnson, “Introduction to Digital Signal Processing”, Prentice-Hall, 1989.Cota: 621.391 JOH INTG. Proakis, G. Manolakis, “Digital Signal Processing – Principles, Algorithms Applications”, 3ª Ed, P-Hall, 1996.Cota: 621.391 PRO DIG•James V. Candy, “Signal Processing – The modern Approach”, McGraw-Hill, 1988Cota: 621.391 CAN SIG•Mark J. T., Russel M., “Introduction to DSP – A computer Laboratory Textbook”, John Wiley & Sons, 1992.Cota: 621.391 SMI INT•James H. McClellan e outros, “Computer-Based Exercises - Signal Proc. Using Matlab 5”, Prentice-Hall, 1998.Cota: 621.391 MCC COM
Processamento Digital de Imagem:•Rafael C. Gonzalez & Richard E. Woods, “Digital Image Processing ”, Prentice Hall, 2ª Ed., 2002.Cota: 681.5 GON DIG. •I. Pittas H. McClellan e outros, “Digital Image Processing Algorithms and Applications”, John Wiley & Sons, 2000. Cota: 621.391 PIT. •William K. Pratt, “Digital image processing”, John Wiley, 2ª Ed, 1991. Cota: 681.5 PRA DIG •Bernd Jãhne, “Digital image processing : concepts, algorithms, and scientific applications”, Springer, 1997. Cota: 681.5 JAH
![Page 4: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/4.jpg)
4
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Avaliação:A avaliação é composta pela componente teórica e componente prática
ponderadas da seguinte forma:
Classificação Final = 80% * Frequência ou Exame + 20% * Prática
O acesso ao exame não está condicionado embora não tenha função de melhoria, ou seja, se o aluno entregar a prova de exame, será essa a classificação a utilizar no cálculo da média final independentemente da nota da prova de frequência obtida.
A avaliação prática é constituída por trabalhos laboratoriais a executar em MATLAB.
![Page 5: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/5.jpg)
5
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Representação e Análise de Sinais
• Amostragem de Sinais Contínuos no Tempo - Sumário
– Amostragem periódica– Representação da Amostragem no Domínio Frequência– Reconstrução de sinais limitados em frequência– Processamento Discreto de Sinais Contínuos– Mudança da taxa de amostragem usando Processamento
Discreto– Processamento Multitaxa– Processamento Digital de Sinais Analógicos
![Page 6: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/6.jpg)
6
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem de Sinais Contínuos – Amostragem Periódica
( ) ∞<<∞−= nnTxnx c ,][
Tfs
1=
T: Período de amostragem [s]
Frequência de amostragem [Hz]
Tsπω 2
= Frequência de amostragem [rad/s]
C/Dxc(t) x[n]
T
ConversorContínuo/Discreto
![Page 7: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/7.jpg)
7
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
A implementação de um conversor C/D é um conversor A/D Ideal.
-Precisão infinita – Número Infinito de bits-Quantização em passos lineares-Sem efeitos secundários devido ao circuito de sample&hold-Sem limitações quanto à taxa de amostragem
A operação de amostragem ideal é irreversível:Pois, vários sinais contínuos podem dar origem a um mesmo sinal amostrado.
Amostragem de Sinais Contínuos – Amostragem Periódica
![Page 8: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/8.jpg)
8
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Representação matemática da conversão A/D:
x[n] Sinal Discreto xs(t) sinal contínuo
Amostragem de Sinais Contínuos – Amostragem Periódica
![Page 9: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/9.jpg)
9
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
∑∞
−∞=
−=n
nTtts )()( δTrem de impulsos:
∑
∑∞
−∞=
∞
−∞=
−=
−⋅=
⋅=
ncs
ncs
cs
nTtnTxtx
nTttxtx
tstxtx
)()()(
)()()(
)()()(
δ
δ
Sinal amostrado através dum trem de impulsos
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 10: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/10.jpg)
10
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Propriedades da Transformada de Fourier contínua
∑∑∞
−∞=
∞
−∞=
−=→←−=k
sF
nk
TSnTtts )(2)()()( ωωδπωδ
Transformada dum trem de impulsos é também um trem de impulsos:
Tsπω 2
=Onde:
T 2T-T-2T t[s]
......
s(t)S(ω)
ω[rad/s]
Tπ2
Tπ2
ωs 2ωs-ωs-2ωs
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 11: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/11.jpg)
11
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Teorema da convolução: )(*)()().( 21 ωωπ YXtytx F→←
assim:
−= ∑
∞
−∞=kscs k
TXX )(2*)()( 2
1 ωωδπωω π
)()()( tstxtx cs ⋅=
Logo:
∑∞
−∞=
−=k
scs kXT
X )(1)( ωωω
Tsπω 2
=Onde:
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 12: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/12.jpg)
12
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Nota-se que se:
Ns
NNs
ωωωωω
2>>−
Não haverá sobreposição de espectros.
Distorção devido à sobreposição de espectros -> Efeito de Aliasing.
Caso: Ns ωω 2<
Sinal xc(t) limitado na frequência
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 13: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/13.jpg)
13
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Reconstrução perfeita, usando um filtro passa-baixo ideal
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 14: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/14.jpg)
14
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem dum sinal sinusoidal co-seno
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 15: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/15.jpg)
15
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Teorema de Nyquist(1928), Teorema de Shannon(1949) ou Teorema da Amostragem
“ Para um sinal xc(t) limitado em frequência tal que Xc(ω)=0 para |ω|>ωN, este é determinado unicamente através das suas amostras xc(nT), n=0,±1,±2,…se:
NTs ωω π 22 ≥= ”
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 16: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/16.jpg)
16
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Relação entre X(Ω) e Xs(ω).
Sabendo que, ∑∞
−∞=
−=n
cs nTtnTxtx )().()( δ
e aplicando a Transformada de Fourier, obtemos
∑∞
−∞=
−=n
nTjcs enTxX .).()( ωω
Dado que, )(][ nTxnx c=
e sabendo que a DTFT é ∑∞
−∞=
Ω−=Ωn
njenxX .].[)(
obtemos:Ts XX
ωω
=ΩΩ= )()(
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 17: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/17.jpg)
17
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Nas aulas anteriores vimos,
∑∞
−∞=
−=k
scs kXT
X )(1)( ωωω
pelo que ( )∑∞
−∞=
Ω −=Ωk
Tk
TcXTX π21)(
Tsπω 2
=
Pode-se interpretar como uma normalização na frequência onde ω=ωs é normalizada em Ω=2π
Este efeito está relacionado directamente, com a normalização no domínio do tempo, onde o período T é normalizado para 1 amostra.
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 18: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/18.jpg)
18
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Exemplo:)4000cos()( ttxc π=
Amostrado a fs=6kHz.T=1/6000 ωs=12000π
A frequência analógica ω0=4000π rad/s ou f0=2kHz amostrada a fs=6kHz, é equivalente à frequência digital:
amostraradT /3
26000
1.400000ππω ===Ω
Amostragem de Sinais Contínuos – Representação no Domínio da Frequência
![Page 19: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/19.jpg)
19
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
A partir de x[n] podemos obter xs(t), um sinal constituído por um trem de impulsos contínuo modelado pela amplitude de x[n],
∑∞
−∞=
−⋅=n
s nTtnxtx )(][)( δ
Se aplicarmos este sinal à entrada de um filtro Passa-Baixo contínuo e ideal Hr(ω), com resposta impulsional hr(t), teremos então :
∑
∑
∑
∞
−∞=
∞
−∞=
∞
−∞=
−⋅=
−⋅=
−⋅=
nrr
nrr
nrr
nTthnxtx
nTtthnxtx
nTtnxthtx
)(][)(
)(*)(][)(
)(][*)()(
δ
δ
Amostragem de Sinais Contínuos – Reconstrução de sinais limitados em frequência
![Page 20: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/20.jpg)
20
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Filtro de Reconstrução Hr(ω):
• Largura de Banda ωc entre ωN e (ωs-ωN)• Ganho T
Se o sinal foi amostrado sem aliasing, para qualquer sinal de entrada basta:
Ts
cπωω ==
2
A resposta impulsional hr(t) será: ( )sin /( )
/r
t Th t
t Tπ
π=
Note-se que:...,3,2,1,0)(
1)0(±±±==
=nnTh
h
r
r
Amostragem de Sinais Contínuos – Reconstrução de sinais limitados em frequência
![Page 21: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/21.jpg)
21
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem de Sinais Contínuos – Reconstrução de sinais limitados em frequência
![Page 22: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/22.jpg)
22
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Podemos calcular:
( )[ ]( )∑
∞
−∞= −−
⋅=n
r TnTtTnTtnxtx
//sin][)(
ππ
∑∞
−∞=
−⋅=n
rr nTthnxtx )(][)(
Assim: se x[n]=xc(nT) e xr(mT)=xc(mT) então um número inteiro m de pontos de amostragem é perfeitamente reconstruído.
Amostragem de Sinais Contínuos – Reconstrução de sinais limitados em frequência
![Page 23: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/23.jpg)
23
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Vemos que o filtro passa-baixo ideal, interpola os impulsos do sinal xs(t) de forma a obter-se o sinal contínuo xr(t).
Como vimos, xr(mT)=xc(mT), se não houver aliasing: xr(t)=xc(t), como se pode ver a partir da análise espectral.
Se observarmos o gráfico de:
( )[ ]( )∑
∞
−∞= −−
⋅=n
r TnTtTnTtnxtx
//sin][)(
ππ
Amostragem de Sinais Contínuos – Reconstrução de sinais limitados em frequência
![Page 24: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/24.jpg)
24
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Um conversor Discreto/Contínuo ideal pode ser esquematizado da seguinte forma:
A partir de ∑∞
−∞=
−⋅=n
rr nTthnxtx )(][)(
obtém-se: ∑∞
−∞=
−=n
nTjrr eHnxX ωωω ).(].[)(
∑∞
−∞=
−=n
Tnjrr enxHX ωωω ].[).()(
( )( ) ( ).r r TX H X
ωω ω
Ω== ΩLogo:
Amostragem de Sinais Contínuos – Reconstrução de sinais limitados em frequência
![Page 25: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/25.jpg)
25
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
C/D D/CSistemaDiscreto
T T
xc(t) yr(t)
x[n] y[n]
Sinal xc(t) limitado em frequência
)(][ nTxnx c= ( )∑∞
−∞=
Ω −=Ωk
Tk
TcXTX π21)(→←F
( )[ ]( )∑
∞
−∞= −−
⋅=n
r TnTtTnTtnyty
//sin][)(
ππ
→←F
<Ω
=Ω= =Ω=Ω outros
YTYHY TT
Trr 0
,)(.)().()(
πω
ω
ωωω
← Não necessariamente iguais →
Amostragem de Sinais Contínuos – Processamento de Sinais Contínuos
![Page 26: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/26.jpg)
26
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Sistemas Discretos LTI
Temos a reposta em frequência efectiva do sistema total dado por:
=≥
=<Ω= =Ω
2
2
||,0
||,)()(
s
s
T
TTeff
HH
ωπ
ωπω
ω
ωω
Condições:• Sistema discreto LTI• Sinal de entrada limitado em frequência• Obedecendo ao Teorema da Amostragem
Amostragem de Sinais Contínuos – Processamento de Sinais Contínuos
![Page 27: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/27.jpg)
27
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Invariância ao Impulso
hc(t)Hc(ω)
xc(t) yc(t)
A/D D/Ah[n]H(Ω)
T T
xc(t) yr(t)= yc(t)
x[n] y[n]
Sistema invariante ao impulso:
( ) πω
≤Ω=Ω
=
=ΩΩ ||,)(
)(.][
TTc
c
HHnThTnh
Amostragem de Sinais Contínuos – Processamento de Sinais Contínuos
![Page 28: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/28.jpg)
28
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Modos:
• reconstruir xc(t) e re-amostrar a T’ segundos
Problemas: A/D, D/A, filtros
• Processar x[n] directamente
Muitas vezes precisamos:
CD/MD: 44.1kHzDAT: 48kHzBroadcast: 32kHz
)(][ nTxnx c=
)'(][' nTxnx c=
Tendo:
Amostragem de Sinais Contínuos – Mudança da taxa de amostragem usando Processamento Discreto
![Page 29: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/29.jpg)
29
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem de Sinais Contínuos – Redução da taxa de amostragem por um factor inteiro
)(][][ nMTxnMxnx cd ==
Compressor da taxa de amostragem
↓Mx[n] xd[n]=x[nM]
Período de amostragem T
Período de amostragem T’=MT
A redução da taxa de amostragem: downsampling
![Page 30: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/30.jpg)
30
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Análise do espectro
Amostragem de Sinais Contínuos – Redução da taxa de amostragem por um factor inteiro
![Page 31: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/31.jpg)
31
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Análise do espectro
com aliasing e filtro
Amostragem de Sinais Contínuos – Redução da taxa de amostragem por um factor inteiro
![Page 32: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/32.jpg)
32
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Decimador: sistema que reduz a taxa de amostragem dum factor M
Decimação: Processo de filtragem Passa Baixo, com frequência de corte π/M, seguida de um compressor
O espectro expande-se dum factor M.
Amostragem de Sinais Contínuos – Redução da taxa de amostragem por um factor inteiro
![Page 33: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/33.jpg)
33
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem de Sinais Contínuos – Aumento da taxa de amostragem por um factor inteiro
,...2,,0)/(]/[][ LLnLnTxLnxnx ci ±±===Expansor :
Aumento da taxa de amostragem: upsampling
±±=
=outros
LLnLnxnxe ,0
,...2,,0,]/[][
∑∞
−∞=
−=k
e kLnkxnx ][].[][ δ0 1 2 3 4 5 6
0
1
2
3
4
x[n]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 180
1
2
3
4
xe[n
]
↑Lx[n] xe[n]
Período de amostragem T
Período de amostragem T’=T/L
![Page 34: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/34.jpg)
34
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Análise do espectro
Amostragem de Sinais Contínuos – Aumento da taxa de amostragem por um factor inteiro
![Page 35: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/35.jpg)
35
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Interpolador: sistema que aumenta a taxa de amostragem dum factor L
Interpolação: Processo de expansão, seguido de filtragem Passa-Baixo com frequência corte π/L
O espectro replica-se nas frequências 2π/L.
Efectuando a filtragem Passa-Baixo, apenas o espectro centrado em 2πk é equivalente a interpolar as amostras em falta.
Amostragem de Sinais Contínuos – Aumento da taxa de amostragem por um factor inteiro
![Page 36: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/36.jpg)
36
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem de Sinais Contínuos – Mudando a taxa de amostragem por um factor não inteiro.
![Page 37: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/37.jpg)
37
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Processamento Multi taxa.
Quem tiver interesse neste assunto, poderá efectuar alguma investigação (sugestão: pesquisa na Internet) e tentar entender, e se necessário solicitar o apoio do docente.
Aplicação: Codificação em Sub-bandas (MP3) análise por banco de filtros, etc.
Base para transformada wavelet.
![Page 38: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/38.jpg)
38
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Sistema Real
Até agora, analisámos sistemas ideais:
• Sinais limitados em frequência• Conversores C/D,D/C• Filtros Passa Baixo ideais
Sistema Real
![Page 39: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/39.jpg)
39
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Normalmente, procura-se usar uma taxa de amostragem cujo valor seja o menor possível, de forma a minimizar os requisitos para do processador digital.
Este facto, implica que o sinal de entrada seja limitado em frequência.
Exemplo 1: Voz inteligível, até 4kHz. Porém temos frequências 20kHz.
Exemplo 2: Sinal limitado + Ruído de alta frequência.
Para evitar o efeito de aliasing é necessário limitar a largura de banda do sinal de entrada.
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Filtro Anti-Aliasing
![Page 40: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/40.jpg)
40
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Filtro anti-aliasing ideal: Filtro Passa Baixo ideal de frequência fs/2
Filtros analógicos reais• O corte do filtro não corre de forma abrupta, pelo que precisam de começar a atenuar frequências menores que fs/2.• Os filtros em que o corte é mais abrupto, são mais complexos, necessitam dum maior número de componentes, e por isso são mais caros. • Em geral, apresentam uma resposta em fase extremamente não-linear(e.g. Chebychev e Cauer), principalmente próximo na banda de passagem, junto da frequência de corte.
Soluções possíveis• Utilização dum filtro activo simples, seguido de um filtro condensadores comutados de ordem elevada.• Amostragem com oversampling seguida de filtragem digital
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Filtro Anti-Aliasing
![Page 41: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/41.jpg)
41
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Amostragem com oversampling seguida de filtragem digital
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Filtro Anti-Aliasing
![Page 42: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/42.jpg)
42
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Sinal limitado +Ruído em alta frequência.
Filtro analógico simples
Amostragem em T/MFiltragem digital
Decimação ↓M
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Filtro Anti-Aliasing
![Page 43: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/43.jpg)
43
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
C/D: Precisão infinita
A/D: Dispositivo que converte tensão ou corrente eléctrica num código binário.
A conversão tem precisão finita enão é instantânea: Necessita sample&hold
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 44: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/44.jpg)
44
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Quantização
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 45: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/45.jpg)
45
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 46: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/46.jpg)
46
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Análise do Erro de Quantização
Intervalo de quantização:Bm
Bm XX
222
1 ==∆ +
Gama Total de Escala: Xm
Número de Bits: B+1
Erro de quantização: ][][ˆ][ nxnxne −=
Segue que: 2/][2/ ∆≤≤∆− ne
Erro de quantização, visto como ruído aditivo:
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 47: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/47.jpg)
47
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Para a construção do modelo estatístico do erro assume-se que:
• A sequência de erro e[n] é uma amostragem de um processo aleatório estacionário (as característica estatísticas não variam com o tempo);• O erro e[n] não está correlacionado com o sinal x[n];• As variáveis aleatórias do processo de erro não estão correlacionadas (o erro é um processo de ruído branco);• A função distribuição de probabilidade de erro é uniforme sobre a gama do erro de quantização;
Em geral constituem boas aproximações para sinais x[n] naturais (e.g. voz, música, vídeo, etc...), e pequenos intervalos de quantização.
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-DigitalAnálise do Erro de Quantização
![Page 48: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/48.jpg)
48
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
oEx.:
)10/cos(99.0][ nnx =
3 bits (B=2)
e[n] /p 3 bits
e[n] /p 8 bits
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 49: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/49.jpg)
49
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Para ∆ pequeno podemos modelar a probabilidade do Sinal de erro, como:
Variância:2/ 22 2
/ 2
112e e deσ
∆
−∆
∆= ⋅ ⋅ =
∆∫Para B+1 bits e gama total da escala Xm temos:
122 22
2 mB
eX−
=σ
Análise do Erro de Quantização
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 50: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/50.jpg)
50
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Relação Sinal-Ruído
−+=
⋅=
=
x
m
m
xB
e
x
XBSNR
XSNR
σ
σσσ
10
2
22
102
2
10
log208.1002.6
212log10log10
Logo, a SNR aumenta 6.02 dB para cada bitσx é o desvio padrão ou o valor RMS de x[n]
Assim esta equação não é válida se o sinal x[n] saturar o quantizador, isto é |x[n]|>Xm.Se a amplitude do sinal x[n] tem uma distribuição gaussiana, apenas 0.0064% das amostras terão amplitudes > 4 σx .Fazendo: σx =Xm/4 consegue-se SNR≅6.B-1.25.Quantos bits são necessários p/ 90dB? Qualidade de CD.
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Analógico-Digital
![Page 51: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/51.jpg)
51
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
∑
∑∞
−∞=
∞
−∞=
−=
−=
nDA
nBmDA
nTthnxtx
nTthnxXtx
)(].[ˆ)(
)(].[ˆ.)(
0
0
][][ nenx +
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Digital - Analógico
![Page 52: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/52.jpg)
52
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Análise em frequência, fazendo a DTFT de x0(t):
)(.)()(
).(].[)(
00
00
ωω
ωω
ω
ω
HXX
eHnxX
T
n
nTj
=Ω
∞
−∞=
−
Ω=
= ∑
Logo: ∑∞
−∞=
−=n
nTthnxtx )(].[)( 00
∑∞
−∞=
−=n
nTthnete )(].[)( 00
)()()( 00 tetxtxDA +=
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Digital - Analógico
![Page 53: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/53.jpg)
53
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Onde:
2/0 .)2/(.2)( TjeTsinH ω
ωωω −=
Para reconstruir o sinal precisamos de filtrar o sinal X0(ω) com um filtro PB ideal compensado:
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Digital - Analógico
![Page 54: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/54.jpg)
54
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Voltando a analisar um sistema onde, as saídas dos filtros de antialiasinge de reconstrução são limitadas em fs/2
O sistema é LTI, então podemos escrever que a saída será: )()(ˆ tetyy aar +=
Onde: )().(.)().().(~)( 0 ωωωωωω caaTra XHHHHY=Ω
Ω=
Considerando que o ruído de quantização gerado pelo A/D é um ruído branco de variância demonstra-se:12/22 ∆=eσ
Espectro de potência do Ruído.
22
0 .)().().(~)( eTre HHHPa
σωωωω=Ω
Ω=
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Digital - Analógico
![Page 55: Processamento Digital de Sinal - estgv.ipv.pt 9 - PPT... · – Processamento Digital de Sinais Analógicos. 6 SISTEMAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL Departamento de Informática 2003-2004](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022013017/5c25d46009d3f2882a8c1143/html5/thumbnails/55.jpg)
55
SIST
EMAS
DE
PRO
CESS
AMEN
TO D
IGIT
AL
Departamento de Informática
2003-2004M
anue
l A. E
. Bap
tista
Erne
sto
R. A
fons
o
Assim, a resposta em frequência efectiva do sistema é:
)(.)().().(~)( 0 ωωωωω aaTreff HHHHH=Ω
Ω=
Obs. 2: O sistema H(Ω) pode inserir também ruído de quantização; Ruído interno ao sistema digital.
Obs. 1: As compensações podem ser embutidas no processamento digital do sinal, H(Ω).
Processamento Digital de Sinais Analógicos – Conversão Digital - Analógico