Základy zpracování signálů (FSI-RSZ)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit posluchače se základy zpracování signálů, především s číslicovým zpracováním jednorozměrných signálů. Významnou část kurzu tvoří praktické úlohy realizované pomocí prostředí Matlab.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent bude po absolvování kurzu rozumět základním termínům z oboru zpracování signálu, bude schopen analyzovat jednorozměrný signál a navrhnout filtr pro zadanou aplikaci v prostředí Matlab.
Prerekvizity:
základy Matlabu (nebo Octave), konkrétně práce s maticemi a vektory, jednoduché grafy, základy programování
Obsah předmětu (anotace):
V předmětu se posluchači seznámí se základními teoretickými poznatky z oblasti číslicového zpracování jednorozměrných signálů, které si procvičí na úlohách v prostředí Matlab. Důraz je kladen na pochopení základních termínů oboru a metod zpracování (signál, vzorkování, diskretizace, kvantifikace, konvoluce, Fourierova transformace, IIR a FIR filtrace).
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet bude udělen na základě hodnocení samostatného projektu, ve kterém musí student prokázat schopnost využít možností MATLABu k řešení zadané úlohy: navržení filtru pro jednorozměrný signál.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 1 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Co je to signál. Klasifikace. Proč se zpracovává. Aplikace.
2. Spojitý / diskrétní signál, vzorkování, diskretizace, kvantování
3. Spojité systémy a jejich popis
4. Diskrétní signály
5. Lineární soustavy, princip superpozice, dekompozice
6. Konvoluce
7. Fourierova transformace
8. Fourierova transformace, vlastnosti
9. Digitální filtry, úvod
10. IIR filtry
11. FIR filtry
12. Aplikace
13. Kalmanův filtr
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Opakování Matlabu. Signal Processing Toolbox.
2. Načtení signálu, generování signálů
3. Analýza v časové oblasti
4. příkaz SPTool
5. Konvoluce
6. Korelační analýza
7. Spektrální analýza - úvod
8. Diskrétní Fourierova transformace
9. Filtrace - úvod
10. Filtrace – příkaz FDATool
11. Filtrace, aplikace
12. Časově frekvenční analýza, spektrogram
13. Kalmanův filtr, nelinární verze KF
Literatura - základní:
1. Zaplatílek K., Doňar B.: Matlab - začínáme se signály, BEN,Praha, 2006
2. Jan. J.: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, VUT v Brně, 1997
3. SMITH, S. W. The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing. California Technical Pub., 1997. 626 p. ISBN: 9780966017632.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- kl 5 Povinný 2 1 Z
N-IMB-P prezenční studium BIO Biomechanika -- kl 5 Povinně volitelný 2 1 Z
N-IMB-P prezenční studium IME Inženýrská mechanika -- kl 5 Povinný 2 1 Z