Закреплена за кафедрой | Кафедра вычислительной техники и электроники |
---|---|
Направление подготовки | 09.03.01. Информатика и вычислительная техника |
Профиль | Информатика и вычислительная техника |
Форма обучения | Очная |
Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
Учебный план | 09_03_01_ИиВТ-1-2020 |
|
|
Распределение часов по семестрам
Курс (семестр) | 2 (3) | Итого | ||
---|---|---|---|---|
Недель | 18 | |||
Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
Лекции | 18 | 18 | 18 | 18 |
Лабораторные | 24 | 24 | 24 | 24 |
Сам. работа | 66 | 51 | 66 | 51 |
Итого | 108 | 93 | 108 | 93 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра вычислительной техники и электроники
Протокол от 08.06.2020 г. № 79/19-20
Заведующий кафедрой к.ф.-м.н., Пашнев Владимир Валентинович, доц., зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"
1.1. | Цель изучения дисциплины – ознакомить студентов с теоретическими основами цифровой обработки сигналов (ЦОС), а также сформировать у будущих специалистов теоретических знания и практических навыки по использованию современных методов ЦОС и программных средств, включающих в себя функции ЦОС. Основными задачами изучения дисциплины «Цифровая обработка сигналов» являются: - овладение фундаментальными знаниями по цифровой обработке сигналов; - овладение технологиями и алгоритмами цифровой обработки сигналов; - приобретение практических навыков синтеза цифровых фильтров с заданными характеристиками. |
---|
Цикл (раздел) ООП: Б1.В.01.ДВ.01 |
ПК-11 | Способен организовать выполнение и проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
3.1. | Знать: |
---|---|
3.1.1. | Об основных тенденциях развития современных систем цифровой обработки сигналов. О принципах проектирования и разработки устройств цифровой обработки сигналов. |
3.2. | Уметь: |
3.2.1. | Знать: Теорию линейных дискретных систем и дискретных сигналов; Методы синтеза цифровых фильтров; Основные операции, производимые над цифровыми сигналами. Уметь: Синтезировать цифровые фильтры с заданными характеристиками, используя классические методы синтеза. |
3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
3.3.1. | Иметь навыки работы с программными пакетами, включающими в себя функции цифровой обработки сигналов. |
Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
---|---|---|---|---|---|---|
Раздел 1. Вводные понятия. Дискретные сигналы. Дискретное преобразование Фурье, быстрое преобразование Фурье. | ||||||
1.1. | Понятие дискретного сигнала. Способы получения дискретных сигналов. Теорема Котельникова.Соотношение между спектрами дискретных и непрерывных сигналов. Эффект маскировки частот Дискретное преобразование Фурье (ДПФ) и его свойства. Быстрое преобразование Фурье | Лекции | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
1.2. | Другие быстрые алгоритмы вычисления ДПФ. Обобщенный подход к алгоритмам вычисления ДПФ | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 2. Линейные дискретные системы и их характеристики | ||||||
2.1. | Понятие линейной дискретной системы. Рекурсивные и нерекурсивные системы. Импульсная и частотная характеристики, передаточная функция Устойчивость и реализуемость линейных дискретных систем. Критерии устойчивости линейных дискретных систем. | Лекции | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
2.2. | Дополнительные критерии устойчивости линейных дискретных систем. Соединения фильтров, передаточные функции соединения фильтров. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 3. Методы синтеза цифровых фильтров | ||||||
3.1. | Постановка задачи синтеза КИХ-фильтра. Требования к амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристикам. Однородный фильтр. Субоптимальные методы синтеза Оптимальный фильтр (среднеквадратический критерий аппрокисмации. Особенности проектирования БИХ-фильтров. Постановка задачи. Фильтры-прототипы и прямые методы синтеза. Билинейное преобразование. | Лекции | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
3.2. | Равномерный критерий аппроксимации, алгоритм Ремеза. Обобщенное билинейное преобразование. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 4. Эффекты квантования и конечной разрядности | ||||||
4.1. | Шум квантования. Неравномерное квантование. Квантование и масштабирование коэффициентов цифровых фильтров. Округление промежуточных результатов. | Лекции | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
4.2. | Предельные циклы. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 5. Некоторые операции над цифровыми сигналами (перенос спектра, передискретизация) | ||||||
5.1. | Перенос спектра цифрового сигнала и формирование сигнала с односторонним спектром Увеличение и уменьшение частоты дискретизации (интерполяция и прореживание), передискретизация. | Лекции | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
5.2. | Дискретное преобразование Гильберта. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 6. Цифровая обработка двумерных сигналов (изображений) | ||||||
6.1. | Представление и преобразование двумерных сигналов. Базовые операции. Двумерные линейные фильтры. | Лекции | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
6.2. | Цифровое сжатие видеосигналов. Стандарты MPEG. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 7. Лабораторный практикум | ||||||
7.1. | Лабораторная работа №1: «Дискретизация, эффект "маскировки" частот и восстановление дискретного сигнала» | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
7.2. | Изучение эффекта маскировки частот. Интерполяция дискретного сигнала по теореме Котельникова. | Сам. работа | 3 | 3 | Л1.1, Л2.1 | |
7.3. | Лабораторная работа №2: «Дискретное преобразование Фурье (ДПФ)» | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
7.4. | Вычисление спектров заданных цифровых сигналов. Изучение циклического сдвига и его влияния на спектр сигнала. Изучение циклической свертки сигналов. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.5. | Лабораторная работа №3: «Свойства ДПФ» | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
7.6. | Расчет теоретических АЧХ и сравнение их с практическими результатами. Построение фильтра верхних частот на основе фильтра нижних частот.Реализация триангулярного фильтра. Изучение работы однородного фильтра как подавителя белого шума. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.7. | Лабораторная работа №4: «Однородный КИХ-фильтр» | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
7.8. | Синтез цифрового фильтра с заданными характеристиками. Сравнение характеристик фильтров до и после взвешивания. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.9. | Лабораторная работа №5: «Метод оконного взвешивания» | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.10. | Предварительные расчеты. Синтез цифрового фильтра с заданными характеристиками. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
7.11. | Лабораторная работа №6: «Метод наименьших квадратов» | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.12. | Предварительные расчеты. Синтез цифрового фильтра с заданными характеристиками. Изучения влияния эффектов округления коэффициентов на характеристики фильтра. | Сам. работа | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
7.13. | Лабораторная работа №7: «Синтез цифровых БИХ-фильтров на основе аналоговых прототипов» | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.14. | Моделирование линии связи с частотным разделением каналов | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.15. | Реализация алгоритма переноса спектра. Реализация формирования сигнала с односторонним спектром. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.16. | Лабораторная работа №9: «Изменение частоты дискретизации» | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.17. | Выбор цифрового фильтра с требуемыми характеристиками и его синтез. Передискретизация сигнала с заданными параметрами. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.18. | Влияние эффекта квантования на реализацию цифровых фильтров. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
7.19. | «Двумерные линейные фильтры» Изучение работы линейных фильтров. Нелинейная обработка изображений | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
Раздел 8. зачет с оценкой |
5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
- Преобразование спектра сигнала при его дискретизации - Z-преобразование и дискретное преобразование Фурье - Быстрое преобразование Фурье - Линейные дискретные системы и их характеристики - Устойчивость и физическая реализуемость линейных дискретных систем - Метод оконного взвешивания - Оптимальные методы расчета фильтров - Однородный и триангулярный фильтры - Синтез БИХ-фильтров методом билинейного преобразования - Операция переноса спектра - Изменение частоты дискретизации |
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
Моделирование сигнала с частотным разделением каналов Методы обнаружения сигналов Согласованная фильтрация Аналитические цифровые сигналы Обобщенное билинейное преобразование |
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
в Приложении |
6.1. Рекомендуемая литература | ||||
6.1.1. Основная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л1.1 | Сергиенко А.Б. | Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие для вузов | СПб.[и др.]: Питер, 2007 | |
6.1.2. Дополнительная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л2.1 | С.Н. Воробьев | Цифровая обработка сигналов: учебное пособие для вузов | Acadimia, 2013 | |
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
Название | Эл. адрес | |||
Э1 | Курс на Образовательном портале | portal.edu.asu.ru | ||
6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
LibreOffice Условия использования: https://ru.libreoffice.org/about-us/license/ 7-zip Условия использования: https://www.7-zip.org/license.txt Visual Studio Условия использования: https://code.visualstudio.com/license Acrobat Reader Условия использования: http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf Mozila FireFox Условия использования: https://www.mozilla.org/en-US/about/legal/eula/ Chrome Условия использования: http://www.chromium.org/chromium-os/licenses Lazarus Условия использования: http://wiki.lazarus.freepascal.org/Lazarus_Faq#Licensing Microsoft Windows | ||||
6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/); |
Аудитория | Назначение | Оборудование |
---|---|---|
Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
209К | лаборатория схемотехники и микропроцессорных систем - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. компьютеры: марка Aquarius модель Cel-2533 - 2 единицы; внутрисхемный программатор-отладчик PICkit 3 - 5шт.; компьютер Парус 945 - 13шт.; монитор 15"LG Flatron; монитор 17"Samsung 793 MB; набор PICkit 3; паяльная станция -5шт.; плата оценочная DEO-Nano - 8шт.;системный блок Celeron 2400$/ методические указания по выполнению лабораторных работ: Разработка микропроцессорных систем на базе микроконтроллера PIC16F84; Микроконтроллеры семейства MCS; Методы кодирования и сжатия информации |
208К | лаборатория метрологии и электроники - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт.; учебный стол-10 шт.; компьютеры: марка Aquarius модель Cel-2533 - 10 единиц; генератор GFG-8219A – 22 шт.; источник питания АТН-1023 – 25 шт.; микровольтметр ВМС-4; микровольтметр WMS-4; монитор 17"LCD Samsung 793 MB; мультиметр APPA-203 – 3 шт.; мультиметр APPA-207; осциллограф 211; осциллограф АСК-1052 – 8 шт.; осциллограф DS5152M; осциллограф АСК-1021 – 13 шт.;осциллограф-приставка двухканальный АСК-3116; паяльная станция АТР-1121 - 3 шт.; паяльная станция АТР-4302; принтер лазерный HP L J 1100; программное обеспечение АСК-3106-PO; стабилизатор 3218 - 2 шт.; учебный комплекс для проведения лабораторных работ по курсу " Микропроцессорные системы" |
001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
Методические указания представлены в Приложении |