Bài giảng Xử lý tín hiệu số: Chương 1 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo

Bài giảng Xử lý tín hiệu số: Chương 1 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo cung cấp cho học viên các kiến thức về khái niệm tín hiệu; phân loại tín hiệu: tín hiệu liên tục, tín hiệu rời rạc, tín hiệu rời rạc biên độ, tín hiệu số; hệ thống xử lý tín hiệu; quá trình chuyển đổi tương tự - số;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

BÀI GiẢNG

XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ

Ths Nguyễn Thị Phương Thảo Email: thaont@tlu.edu.vn

Sách tham khảo

 Digital Signal Processing, 3rd ed

J.G Proakis, and D.G ManolakisPrentice Hall, 1996

Nội dung môn học

 Chương I Giới thiệu

 Chương II Tín hiệu và hệ thống

 Chương III Biến đổi Z

 Chương IV Biến đổi Fourier

 Chương V Biến đổi DFT

Kiểm tra đánh giá

 Điểm quá trình: bài tập về nhà, hoặc

bài tập lớn: (30%)

 Kiểm tra cuối kỳ: (70%)

Chương I Giới thiệu

Đối tượng xử lý tín hiệu số

 Tín hiệu (signal): tiếng nói, hình ảnh, âm

thanh, âm nhạc, video, tín hiệu radar, tín

hiệu, điện tim đồ,v.v…

 Xử lý (Processing): các thao tác, phép toán

tác động lên tín hiệu nhằm thu được thông tin mong muốn

 Xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing):

phân tích, xử lý, tách thông tin  tín hiệu

(biểu diễn dưới dạng số)

 VN: PM Điều khiển máy tính

bằng giọng nói Vspeech

PM nhận dạng tiếng nói VnVoice

Chương I Giới thiệu

1 Một số khái niệm

2 Phân loại tín hiệu

3 Hệ thống XLTH

4 Tổng kết

1 Một số khái niệm

theo thời gian, không gian…

 Về mặt toán học, tín hiệu là 1 hàm của một

hay nhiều biến số độc lập

 Ví dụ: s1(t) = 5t

s2(t) = 2t2 + 6s(x,y) = 3 + 2xy – 10y2

 s1(t), s2(t): t/h 1 chiều

 s(x,y): t/h 2 chiều

1 Một số khái niệm

 Hầu hết tín hiệu trong tự nhiên đều ở

dưới dạng tín hiệu tương tự.

 Ví dụ trong thực tế:

 Âm thanh, tiếng nói,

 Tín hiệu từ máy điện tâm đồ, điện não đồ

 Hình ảnh, video

 Dòng điện, điện áp

 …

Phân loại tín hiệu

Là hàm liên tục V của biến số liên tục t

(thời gian, không gian, v.v…).VD: V(t)

0 2 4 6 8 10 sampling time, t k [ms]

-0.1 0 0.1 0.2 0.3

0 2 4 6 8 10 sampling time, t k [ms]

Tín hiệu liên tục ở đây

là liên tục theo biến số

(biến số liên tục)

Lấy mẫu

Tín hiệu tương tự được lấy mẫu ở các thời điểm cách nhau khoảng thời gian t s gọi là chu kỳ lấy mẫu.

Tần số lấy mẫu f S = 1/ t S t k =k.t s (với k là số nguyên)

Là hàm Vk của biến rời rạc tk (với k

là số nguyên): Vk = V(tk)

Tín hiệu rời rạc

Tín hiệu rời rạc ở đây là rời rạc theo biến số

Phân loại tín hiệu

Các mức lượng tử biên độ được

mã hóa dưới dạng 1 chuỗi bit 0, 1

Tín hiệu số

Mã hóa dùng 3 bit

Các giá trị mẫu được làm tròn

theo các mức lượng tử biên độ

Tín hiệu rời rạc biên độ

Quá trình chuyển đổi tương tự - số

Lượng tử theo biến số (t – thời gian)

Lượng tử theo biên độ Mã hóa

0 2 4 6 8 10 sampling time, t k [ms]

Phân loại tín hiệu

 Tín hiệu tất định là tín hiệu hoàn toàn

có thể biểu diễn được bằng 1 hàm

toán học của biến độc lập

 Tín hiệu ngẫu nhiên là tín hiệu mà ta

không thể biết trước được hành vi của

nó (không thể biểu diễn được dưới

dạng 1 hàm toán học) Chúng được

đặc trưng bằng các thông số thống kê

và tần số

1 Một số khái niệm

tác động lên tín hiệu

VD: bộ lọc loại bỏ nhiễu và tạp âm trong tín hiệu

thống, hệ thống tác động lên tín hiệu, tác động này đc gọi là XLTH

 Thu được lượng tin tức nào đó

 Biến đổi tín hiệu theo yêu cầu nào đó

Thành phần của 1 HT XLTH

 Phân loại các hệ thống xử lý tín hiệu dựa

trên tính chất của tín hiệu vào – ra

A/D converter

Hệ thống số

D/A converter

Hệ thống tương tự

Tín hiệu tương tự

Tín hiệu tương tự

Hệ thống số

Tín hiệu

tương tự

Tín hiệu tương tự

So sánh DSP và ASP

 Tín hiệu có thể được xử lý trực tiếp dưới dạng

tương tự (ASP - Analog Signal Processing) hoặc được chuyển thành tín hiệu số và xử lý dưới dạng

số (DSP – Digital Signal Processing)

 Tuy nhiên việc xử lý tín hiệu dưới dạng tương tự

 Các thiết bị kỹ thuật số (camera, điện thoại, máy tính,…)

 Các hệ thống xử lý tín hiệu số loại bỏ được hoàn

toàn những hạn chế của các hệ thống XLTH tương tự

 Khi có bất cứ vấn đề nào về tín hiệu  luôn nghĩ về

hệ thống XLTH số trước

Môn học XLTHS

 Đối tượng: Tín hiệu và hệ thống rời rạc

 Các công cụ biến đổi tín hiệu:

 Biến đổi Z

 Biến đổi Fourier

 Biến đổi Fourier rời rạc

 Bộ lọc IIR và FIR

 Cung cấp khái niệm, công cụ cơ bản

nhất để XLTHS

 DSP-Digital Signal Processing

 ASP-Analog Signal Processing

 Transform: Biến đổi

 System: Hệ thống

 Conversion