Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту




Скачать 286.18 Kb.
НазваниеУчебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту
страница2/3
Дата конвертации11.04.2013
Размер286.18 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс
1   2   3

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА




По дисциплине «Цифровая и аналоговая обработка сигналов»

для специальности 100101 – Сервис


Факультет – радиотехнический

Кафедра – телевидения и управления

Курс – четвертый и пятый

Семестр - восьмой (экзамен)

- девятый (диф. зачет)




Учебный план набора 2001 года и последующих лет



Распределение учебного времени (всего часов):


Аудиторные занятия

79

Лекции

40

Лабораторные работы

16

Практические занятия

8

Самостоятельная работа

41

Курсовой проект

15

Всего часов

120



Томск 2005 г.


Рабочая программа составлена в соответствии с ГОС для специальности 100101 – Сервис.

Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры телевидения и управления (ТУ) – протокол от «____» _________ 2005 г.,

№ ________________.



Разработчик, доцент каф. ТУ

М.И. Курячий





____________________________

(подпись)

Зав. обеспечивающей кафедрой ТУ

И.Н. Пустынский





____________________________

(подпись)

Рабочая программа согласована с факультетом, профилирующей и выпускающей кафедрами.



Зав. выпускающей кафедрой ТУ

профессор И.Н. Пустынский




____________________________

(подпись)

Зав. профилирующей кафедрой ТУ

профессор И.Н. Пустынский




____________________________

(подпись)

Декан РТФ

Л.А. Боков




____________________________

(подпись)



1. Цели и задачи дисциплины

Аудио- и видеотехнологии являются доминирующими не только в мире телекоммуникаций, но и во всех сферах жизни: культуре, науке, промышленности, повседневной жизни.

Дисциплина предназначена для того, чтобы ознакомить студента с новыми идеями и технологиями в сфере аудио- и видеотехнологий и научить их правильно применять на практике и использовать в творческой деятельности.

Особенность дисциплины состоит в объединении новых фундаментальных фактов таких как одномерная и двумерная фильтрация, дискретные ортогональные преобразования, включая вейвлет-преобразования, векторное квантование и линейное предсказание с высокими технологиями обработки сигналов на основе цифровых процессоров обработки сигналов.

В этой связи цель дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» - дать представление о теоретических основах, принципах построения и функционирования устройств цифровой обработки сигналов в области обработки речи, звука и изображений.

Задачей дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» является обеспечение подготовки студентов в области обработки аналоговых и цифровых сигналов речи, звука и изображений на основе:

- изучения математических методов и алгоритмов, применяемых в современных и перспективных разработках аудио и видеосистем;

- ознакомления с принципами и средствами реализации алгоритмов ЦОС и элементами систем проектирования.


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины студенты должны

ЗНАТЬ:

- методы и средства дискретизации аудио- и видеосигналов и ошибки, порождаемые этими процессами;

- методы ортогональных преобразований (разложений) используемые в задачах компрессии и кодирования;

- основы построения линейных одномерных и двумерных систем обработки сигналов, характеристики таких систем;

- основы цифрового спектрального анализа;

- принципы построения речевых, звуковых и видеокодеков;

- особенности построения, основные характеристики цифровых процессоров обработки сигналов и принципы проектирования систем на их основе.

УМЕТЬ:

- анализировать частотные, временные и точностные характеристики систем ЦОС;

- рассчитывать передаточные функции фильтров;

- пользоваться пакетами прикладных программ.


3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Дисциплина изучается в 8-м и 9-м семестрах



п/п

Виды учебной работы

Всего часов

1

Общая трудоемкость дисциплины

120

2

Аудиторные занятия

79

3

Лекции

40

4

Практические занятия (ПЗ)

8

5

Лабораторные работы (ЛР)

16

6

Самостоятельная работа

41

7

Курсовой проект (работа)

15

8

Виды итогового контроля (зачет, экзамен)

экзамен,

диф. зачет

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


Номер

п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ

ЛР



Введение. Цифровые цепи и сигналы.

2

1

1



Дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Z-преобразование. Вейвлет – преобразование.

2

1

1



Характеристики линейных цифровых фильтров (ЦФ) с постоянными параметрами.

4

1

1



Нелинейные эффекты в ЦФ.

4

1

1



Синтез ЦФ для обработки одномерных данных.

4

1

2



Частотные преобразования, применяемые при синтезе ЦФ.

2

1

2



Представление и преобразование двумерных сигналов.

2

1

2



Двумерные линейные фильтры

4

1

2



Рекурсивная обработка изображений

4

-

1



Нелинейная (ранговая) обработка изображений. Двумерная децимация и интерполяция данных.

4

-

1



Специализированные устройства для цифровой фильтрации сигналов.

4

-

1



Цифровое сжатие видеосигналов. Стандарты MPEG. Заключение.

4

-

1


4.2. Содержание разделов дисциплины


1. Введение. Цифровые цепи и сигналы. Цифровые сигналы. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Цифровые системы обработки сигналов. Роль и место речевых (звуковых) и видеотехнологий в современном мире. Физическое содержание одномерных и двумерных сигналов. Квантование и дискретизация. Оценка качества цифровых сигналов.

2. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Z – преобразование. Вейвлет – преобразование. Вычисление спектров Фурье для дискретных сигналов. Свойства спектров дискретных сигналов. Преобразование Фурье – метод ортогонального преобразования. Выбор базиса – ключевая проблема при решении прикладных задач. Ортогональное косинусное преобразование, свойства, области применения . Понятие о вейвлет - преобразованиях. Выбор базисов при использовании вейвлет – преобразований. Быстрые алгоритмы дискретных ортогональных преобразований.

3. Характеристики линейных цифровых фильтров (ЦФ) с постоянными параметрами. Алгоритмы функционирования и формы реализации линейных ЦФ. Системная (передаточная) функция фильтра в Z – форме. Импульсная и переходная характеристики. Частотные характеристики ЦФ. Групповое время запаздывания. Устойчивость ЦФ. Точностные характеристики ЦФ.

4. Нелинейные эффекты в ЦФ. Эффекты квантования. Ошибки квантования в рекурсивных ЦФ. Методы борьбы с нелинейными эффектами в рекурсивных ЦФ. Точность и эффективность цифровых вычислений с сохранением остатков. Особенности построения каналов слежения с использованием ЦФ.

5. Синтез ЦФ для обработки одномерных сигналов. Синтез ЦФ по методам инвариантного преобразования импульсной характеристики, отображения дифференциалов, билинейного преобразования, Z – форм.

6. Частотные преобразования, применяемые при синтезе ЦФ. Методы частотных преобразований. Общие частотные преобразования ЦФ по Константинидису. Прямой синтез ЦФ. Методы синтеза фильтров с КИХ. Метод частотной выборки. Метод временных окон.

7. Представление и преобразование двумерных сигналов. Особые двумерные последовательности. Многомерные системы. Базовые операции используемые в многомерных системах. Линейные и инвариантные к сдвигу многомерные системы.

8. Двумерные линейные фильтры. Двумерные операторы «скользящего среднего», «лапласиана», «выделения линий (контуров) в изображении», «двойного дифференцирования», «малоразмерных объектов из шумов и фонов», «пространственных градиентов в изображении».

9. Рекурсивная обработка изображений. Двумерное интервальное интегрирование. Двумерное интервальное дифференцирование. Квазиоптимальная фильтрация малоразмерных деталей из шумов. Трапецеидальная ИХ. Двухкаскадный рекурсивно-сепарабельный ЦФ.

10. Нелинейная (ранговая) обработка изображений. Двумерная децимация и интерполяция данных. Вариационный ряд двумерных данных. Гомоморфная фильтрация. Медианный фильтр. Экстремальный фильтр. Межкадровая обработка с предварительным сжатием данных. Измерение координат объектов с предварительным сжатием данных.

11. Специализированные устройства цифровой фильтрации сигналов. Аппаратное построение КИХ и БИХ фильтров. Параллелизм при построении ЦФ. Цифровые сигнальные процессоры (ЦСП) и их применение для решения задач обработки аудио- и видеосигналов. Методика проектирования систем ЦОС на базе ЦСП. Программные и аппаратные средства проектирования и отладки систем ЦОС на основе ЦСП.

12. Цифровое сжатие видеосигналов. Стандарты MPEG. Заключение. Пространственная и временная избыточность. Дискретное косинусное преобразование. Взвешивание и кодирование с переменной длиной слова. Внутрикадровое и межкадровое кодирование. Компенсация движения. Применение стандартов MPEG. Профили и уровни. Двунаправленное кодирование. Типы данных и структура цифрового потока MPEG. Системный уровень. Заключение. Перспективы развития аудио- и видеосистем. Роль и место ЦОС и ЦСП в этом процессе.

5. Лабораторный практикум


Номер

п/п

Номер раздела дисциплины

Наименование лабораторной работы

1.

1-4

Анализ характеристик цифровых фильтров для обработки одномерных сигналов

2.

5,6

Синтез цифровых фильтров для обработки одномерных сигналов

3.

7,8

Цифровая обработка двумерных сигналов

4.

9-12

Цифровая двумерная фильтрация изображений (раздел 1). Цифровая нелинейная обработка изображений (раздел 2). Цифровые методы коррекции изображений (раздел 3).


6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

6.1.1. Основная литература:

        1. Курячий М.И. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов с грифом УМО. – Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2006. – 175 с.

6.1.2. Дополнительная литература

6.1.2.1. Курячий М.И. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 175 с.

6.1.2.2. Курячий М.И. Цифровая обработка сигналов: Учебное методическое пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 73 с.

6.1.2.3. Курячий М.И. Цифровая обработка сигналов: Лабораторный практикум. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 79 с.

6.1.2.4. Казанцев Г.Д., Курячий М.И., Пустынский И.Н. Измерительное телевидение: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1994. – 288 с.

6.1.2.5. Гольденберг Л.М. , Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1990. – 256 с.

6.1.2.6. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. – СПб.: Питер, 2002. – 608 с.

6.1.2.7. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций/Авторы: А.И. Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева, И.И. Гук. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 608 с.

6.1.2.8. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Политехника, 1999. – 592 с.

6.1.2.9. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения : Учебное пособие. – М.: «Горячая линия - Телеком», 2001. – 224 с.

6.1.2.10. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. – М.: Мир, 1978. – 848 с.

6.1.2.11. Оппенгейм А.В. , Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. – М.: Связь, 1979. – 416 с.

6.1.2.12. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов: Пер. с англ. – М.:. Мир, 1988. – 488 с.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Программные пакеты: MATHCAD, MATLAB, Code Composer Studio (CCS) Texas Instruments.

  1. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Компьютерный класс с аппаратно-программными отладочными средствами, представленными фирмой Texas Instruments в рамках Университетской программы.

  1. Самостоятельная работа студентов.

Самостоятельная работа студентов (41 час) включает в себя:

- подготовку и оформление трех контрольных работ – 15 часов;

- подготовка к четырем лабораторным работам и оформление отчетов – 16 часов;

- подготовка к практическим занятиям – 10 часов.

9. Темы курсовых проектов:

- программная реализация КИХ фильтров на базе цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) фирмы Texas Instruments (TI);

- программная реализация БИХ фильтров на базе ЦСП TI;

- программная реализация фильтра (ПРФ) «медиана»;

- ПРФ «минимум модулей первых разностей»;

- обратное вейвлет – преобразование по рекурсивному алгоритму;

- поиск векторов движения в изображении;

- прямое вейвлет – преобразование по рекурсивному алгоритму;

- ПРФ «выделение левой диагонали»;

- ПРФ «выделение правой диагонали»;

-ПРФ «выделение малоразмерных деталей из шумов»;

- ПРФ «минимум первых разностей»;

- арифметический кодер с фиксированной таблицей кодов;

- ПРФ «выделение градиентов в различных пространственных направлениях»;

- ПРФ «двойное дифференцирование»;

- ПРФ «скользящее среднее»;

- прямое вейвлет – преобразование по методу кодирования без потерь;

- обратное вейвлет – преобразование по методу кодирования без потерь;

- ПРФ «лапласиан»;

- ПРФ «выделение линий в различных пространственных направлениях»;

- ПРФ «ранговый фильтр»;

- ПРФ «двумерный дециматор»;

- ПРФ «двумерный интерполятор».

10. Правила применения рейтинговой системы оценки успеваемости студентов.

Дисциплина изучается в 8 и 9 семестрах.

В табл. 10.1 и 10.2 даны распределения максимального рейтинга по элементам контроля в 8 и 9 семестрах, соответственно. Максимальный рейтинг дисциплины в 8 семестре (экзамен) – 120 баллов. Максимальный рейтинг дисциплины в 9 семестре (диф. зачет) – 120 баллов.

Табл. 10.1



Наименование работ

Макс. балл

Примечание

1

Лекции

20

Посещение, полнота конспектирования

2

Лабораторные работы







2.1

Лабораторная работа №1

10


Выполнение, отчет, защита

2.2

Лабораторная работа №2

10

2.3

Лабораторная работа №3

10

2.4

Лабораторная работа №4

20

3

Контрольные работы







3.1

Контрольная работа № 1

10




3.2

Контрольная работа № 2

10




3.3

Контрольная работа № 3

10




4

Индивидуальные творческие задания

20

Начисляется при условии успешной отчетности по пп. 1-3




Общий итог:

120




Табл. 10.2




Наименование работ

Макс. балл

Примечание

1

Контрольное собеседование







1.1

Контрольное собеседование 1

10




1.2

Контрольное собеседование 2

10




2

Пояснительная записка







2.1

Содержание пояснительной записки

50




2.2

Оформление пояснительной записки и чертежей

10




3

Творческие моменты в проекте

10




4

Доклад

15




5

Ответы на вопросы при защите проекта

15







Общий итог:

120





Примечание:

  1. Срок защиты лабораторных работ – до окончания следующей лабораторной работы.

  2. При невыполнении лабораторной работы в указанные сроки баллы за данную работ не начисляются.

  3. Сдача и защита лабораторных и контрольных работ является необходимым условием для допуска к экзамену, независимо от количества баллов.

  4. Сроки сдачи контрольных работ:

- контрольная работа 1 – за неделю до 1 контрольной точки;

- контрольная работа 2 – за неделю до 2 контрольной точки;

- контрольная работа 3 – за неделю до окончания семинара.

5. Для получения допуска к экзамену необходимо набрать рейтинг не менее 60 баллов.

6. При текущем рейтинге ниже 80 баллов сдача экзамена является обязательной.

7. К экзамену студент допускается при условии выполнения и успешной защиты лабораторных и контрольных работ.

8. По курсовому проекту дифференцированный зачет выставляется по системе начисления рейтинговых баллов аналогично дисциплине, заканчивающейся экзаменом.

Переводная шкала для определения традиционной оценки приведена в табл. 10.3.

Табл. 10. 3


Текущий

рейтинг

Экзамена-

ционная оценка

60…79

80…99

100…120

2 («неуд.»)

0

0

0

3 («удов.»)

Текущий рейтинг

79

79

4 («хор.»)

80

Текущий рейтинг

99

5 («отл.»)

100

110

120



1   2   3

Похожие:

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconАдаптивная обработка сигналов
Обработки сигналов» и «Радиотехнические цепи и сигналы». Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Адаптивные системы»,...

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Устройства записи и воспроизведения сигналов» для специальности кафедры ту тусура 230700 «Сервис»
К практическим занятиям: учебное пособие, сборник вариантов заданий, настенные планшеты

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс дисциплины организация работы реабилитационных центров для студентов специальности 040101 «Социальная работа»
Учебно-методический комплекс рассмотрен и утвержден на заседании умк института (факультета, кафедры)

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconЦифровая обработка сигналов
...

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Учебно-исследовательская работа» для специальности кафедры ту
Развитие навыков и умения творческой работы исследовательского характера, включающих

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс по дисциплине б в дв. 01- цифровая обработка сигналов в системах управления для направления 22. 04. 00 Информатика и вт, профиля 22.
Информатика и вт, профиля 22. 04. 01 Управление и информатика в технических системах

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс по дисциплине "аудиовизуальные технологии обучения"
Оптическая проекция. Звукозапись(аналоговая и цифровая). Телевидение и видеозапись. Компьютеры и мультимедийные средства. Фотография...

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconРабочая программа учебной дисциплины «цифровая обработка сигналов»
Целью дисциплины является обеспечение базовой подготовки студентов в области проектирования и применения схем цифровой обработки...

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина
Учебно-методический комплекс (умк) составлен на основании гос впо и учебного плана бпгу специальности 030500 (050501. 15) «Профессиональное...

Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности кафедры ту iconУчебно-методический комплекс умк учебно-методический комплекс психолого-педагогическая антропология
...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница