Cyfrowe przetwarzanie

sygnałów

2

Co to jest sygnał?

Funkcja, która przenosi informację o stanie lub zachowaniu
się pewnego układu fizycznego. Informacja zawarta jest w
postaci jakichś zmian.
Na przykład sygnał mowy jest funkcją czasu, a obraz jest
wartością jasności będącą funkcją dwóch zmiennych
przestrzennych.
Powszechnie przyjmuje się, że zmienną niezależną
matematycznej reprezentacji sygnału jest czas.

3

Klasyfikacja sygnałów

• Klasyfikacja według czasu:

– sygnał ciągły

Jest to sygnał, którego wartości są istotne dla
każdej wartości zmiennej niezależnej z pewnego
przedziału (np. czas, odległość)

– sygnał dyskretny

Jest to sygnał, którego wartości istotne są tylko
w pewnych (dyskretnych) punktach przestrzeni
zmiennej niezależnej (np. dyskretne chwile
czasu)

4

Klasyfikacja sygnałów

• Klasyfikacja według wartości sygnału:

– sygnał analogowy

Jest przebiegiem konkretnej wielkości fizycznej,
np. napięcia elektrycznego, ciśnienia,
natężenia pola elektromagnetycznego,
temperatury, itp.

– sygnał cyfrowy

Jest to sygnał określony dla dyskretnych
wartości czasu oraz skwantowany tzn. zmienna
niezależna i wartość sygnału przyjmują
skończoną liczbę wartości.

5

Klasyfikacja sygnałów

6

Typowy tor przetwarzania

sygnałów

7

Zalety cyfrowego

przetwarzania sygnałów

• Większa odporność na błędy sygnałów cyfrowych –

wzrost jakości transmisji i przechowywania danych

• Detekcja i korekcja błędów - Możliwości detekcji i

korekcji błędów danych cyfrowych przez

zastosowanie kodów korekcji błędów. Metody

cyfrowe umożliwiają dodanie do przekazywanego

strumienia bitów pewnej porcji informacji

„nadmiarowej”, która jest wykorzystywana w celu

wykrycia błędu zaistniałego w podstawowej części

danych (np. bit parzystości). Bardziej zaawansowane

algorytmy generują bity nadmiarowe, które

umożliwiają rekonstrukcję uszkodzonej oryginalnej

informacji (np. bloki kodowe)

8

Zalety cyfrowego

przetwarzania sygnałów

• Programowalność

Zmiana algorytmu nie wymaga od użytkownika

przelutowywania elementów, przeprojektowywania

płytki drukowanej, a jedynie przeprogramowanie

układu.

• Stabilność

Układy analogowe narażone są na zmianę

parametrów podzespołów elektronicznych (rezystory,

kondensatory, wzmacniacze operacyjne) wraz z

upływem czasu lub zmianami temperatury, natomiast

układy cyfrowe zachowują stabilność w całym

dopuszczalnym zakresie operacyjnym. Co więcej

układy DSP mogą być zaprogramowane tak, by

wykrywały i kompensowały niepożądane zmiany w

analogowych i mechanicznych częściach systemu.

9

Zalety cyfrowego

przetwarzania sygnałów

• Powtarzalność – Niemożliwością jest

precyzyjne przewidzenie zachowania się
układu analogowego bez jego dostrajania
oraz testowania, gdyż elementy
analogowe charakteryzują się rozrzutem
parametrów (tolerancja elementów).
Układy cyfrowe są układami
powtarzalnymi.

10

Zalety cyfrowego

przetwarzania sygnałów

Możliwości oferowane przez układy DSP:

• łatwość implementacji algorytmów adaptacyjnych –

Algorytm adaptacyjny oblicza zbiór parametrów

koniecznych dla nowo powstałych warunków np.

układ generujący antyszum stosowany do wyciszania

kabin,

• możliwość realizacji kompresji danych – stosowanie

kompresji danych obniża koszty transmisji oraz

magazynowania danych, a także przekazanie jak

największej ilości informacji w jak najkrótszym

czasie.

• Ułatwienie projektowania układów o specjalnych

właściwościach (np. filtrów o liniowej

charakterystyce fazowej), bardzo trudnych do

osiągnięcia w przypadku realizacji analogowej