Εφαρμογές της Ψηφιακής Επεξεργασίας Σημάτων

H Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος ασχολείται με την αναπαράσταση, τη μετατροπή και τον χειρισμό των σημάτων σε έναν υπολογιστή. Η Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος είναι ένα σημαντικό πεδίο που έχει διεισδύσει σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, που σχετίζονται με τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης τις ψηφιακές επικοινωνίες, την απεικόνιση ιατρικών δεδομένων κ.α.. Εφαρμογές της επεξεργασίας σήματος περιλαμβάνουν μερικά από τις πιο σύγχρονες τάσεις της σημερινής τεχνολογίας όπως το internet of things (IoT), το cloud computing, την υπολόγιστική όραση τα γραφικά, την ρομποτική, τα αυτόνομα οχημάτα, κ.λπ.. Όλα αυτά αποκτούν ιδιαίτερη σημασία αν πάρουμε υπόψην μας ότι άπό τον συνδυασμό της Ψηφιακής Επεξεργασίας Σήματος και τεχνικών της μηχανικής μάθησης όπως έχει αρχίσει να διαφαίνεται μπορούμε να πετύχουμε υψηλότερα επίπεδα απόδοσης και μειωμένες υπολογιστικές απαιτήσεις σε αρκετές εφαρμογές.

Στόχοι Μαθήματος

Το μάθημα αυτό θα εισάγει τις βασικές έννοιες και τις τεχνικές για την επεξεργασία σημάτων διακριτού χρόνου σε έναν υπολογιστή ή σε μία αναπτυξιακή κάρτα βασισμένη σε ψηφιακό επεξεργαστή σήματος. Μέχρι το τέλος του μαθήματος, οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση να κατανοήσουν τις πιο σημαντικές αρχές της Ψηφιακής Επεξεργασίας Σήματος. Το μάθημα δίνει έμφαση στην κατανόηση και εφαρμογή των θεωρητικών εννοιών, μεθόδων και αλγορίθμων σε έναν αριθμό βασικών εφαρμογών της ΨΕΣ.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Βασικές γνώσεις της γραμμικής άλγεβρας (23Υ110), λογισμού (23Υ101 και 23Υ102), της θεωρίας πιθανοτήτων (23Υ204), της θεωρίας σημάτων και συστημάτων (23Υ282) και της ψηφιακης επεξεργασίας σήματος (23Υ381) είναι απαραίτητη. Η εξοικείωση με το MATLAB και βασικές γνώσεις του επιστημονικού υπολογισμού (23Υ343) συνιστώνται.

Περιεχόμενα

Εισαγωγή στην ψηφιακή επεξεργασία σημάτων σε πραγματικό χρόνο. Εισαγωγή στην οικογένεια επεξεργαστών TMS320C6x, βασικά στοιχεία αρχιτεκτονικής. Παραστάσεις σταθερής και κινητής υποδιαστολής, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους κατά την υλοποίηση των εφαρμογών της ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων σε υπολογιστικά περιβάλλοντα που βασίζονται σε ψηφιακούς επεξεργαστές σημάτων. Μονάδα αναλογικής εισόδου/εξόδου. Μονάδα απευθείας προσπέλασης μνήμης, μηχανισμός διακοπών. Βασικά χαρακτηριστικά του ρεπερτορίου εντολών συμβολικής γλώσσας, προγραμματισμός σε γλώσσα C. Το περιβάλλον Code Composer Studio. Το εργαλείο βελτιστοποίησης κώδικα. Το αναπτυξιακό εργαλείο TMS320C6713 DSK. Υλοποίηση FIR φίλτρων και βασικά πειράματα σε σήματα φωνής. Υλοποίηση προσαρμοστικών FIR φίλτρων βασισμένων στον LMS και εφαρμογή τους στο πρόβλημα βελτίωσης φασματικής γραμμής και στο πρόβλημα ισοστάθμισης τηλεπικοινωνιακού καναλιού χωρίς και με την παρουσίαση προσθετικού θορύβου Gauss. Υλοποίηση αναλυτή φάσματος βασισμένου στο περιοδόγραμμα. Υλοποίηση συστήματος σηματοδότησης Dual Τone Μultiple Frequency με τη χρήση Τράπεζας Φίλτρων και του αλγορίθμου Goertzel. Επεξεργασία σήματος Video σε πραγματικό χρόνο. Υλοποίηση, στο υπολογιστικό περιβάλλον MATLAB, τεχνικών κωδικοποίησης πηγής DPCM και ADPCM και χρήση τους στην κωδικοποίηση σημάτων ομιλίας, εικόνας. Υλοποίηση, στο υπολογιστικό περιβάλλον MATLAB, τεχνικών συμπίεσης βασισμένων στον μετασχηματισμό κυματιδίου και η χρήση τους στην συμπίεση