Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Procesory sygnałowe w technice audio
Koordynator przedmiotu:
Piotr Krzysztof BOBIŃSKI
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Telekomunikacja
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
PSTA
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykład 30<br> Przygotowanie do wykładów 10 <br> Przygotowanie do sprawdzianów 10 + 2 = 12 <br> Udział w konsultacjach projekt: 2 + 3 x 1 = 5<br> Realizacja projektu 45 <br> <br> Razem 112
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Wykład 1,5<br> Udział w konsultacjach projekt: 0,5<br> <br> Razem 2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Realizacja projektu 2
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowy zakres wiedzy z przedmiotów: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, Układy cyfrowe, Podstawy techniki dźwiękowej
Limit liczby studentów:
24
Cel przedmiotu:
1. Zapoznanie studentów z możliwościami wykorzystania procesorów sygnałowych w różnych dziedzinach techniki fonicznej.<br> 2. Rozwinięcie umiejętności wykorzystania wiedzy z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów w zastosowaniu do sygnałów dźwiękowych.<br> 3. Ukształtowanie umiejętności w zakresie programowania procesorów sygnałowych z uwzględnieniem sprzętowych układów dedykowanych do przetwarzania sygnałów fonicznych.<br> 4. Wyrobienie umiejętności korzystania z zestawów uruchomieniowych dedykowanych dla sygnałów fonicznych oraz dostępnych narzędzi programowych.<br> 5. Wyrobienie umiejętności realizacji złożonego zadania projektowego z wykorzystaniem dostępnego sprzętu i oprogramowania, począwszy od etapu projektu, poprzez implementację, testy oraz jego dokumentację.
Treści kształcenia:
Wykład<br> - Procesory sygnałowe. Wstęp o DSP. Zalety i wady DSP. DSP a klasyczny mikroprocesor. Architektura DSP. Procesory sygnałowe i ich wybrane obszary zastosowań. Zastosowania DSP w technice audio. Procesory rodziny SHARC (Analog Devices): współpraca z przetwornikami CA i AC, interfejsy cyfrowe. Dedykowane rozwiązania dla zastosowań w technice audio. (2h)<br> - Programowanie DSP. Zestaw instrukcji. Języki programowania. Struktura programu. Arytmetyka. Struktury danych i tryby adresowania. Praca synchroniczna i asynchroniczna w aspekcie sprzętu i oprogramowania. Zestawy uruchomieniowe. Środowiska wspomagające projektowanie i programowanie. (2h)<br> - Systemy czasu dyskretnego. Systemy czasu ciągłego i dyskretnego. Liniowość i niezmienność w czasie. Odpowiedź impulsowa i splot. Przekształcenie Laplace'a i Fouriera dla sygnałów ciągłych w czasie. Dyskretne przekształcenie Fouriera i przekształcenie Z dla sygnałów dyskretnych. (2h)<br> - Filtry cyfrowe. Parametry w dziedzinie czasu i częstotliwości. Filtry FIR, IIR. Filtry decymacyjne i interpolacyjne. Filtr grzebieniowy. Zastosowania. Źródła błędów. Przykłady algorytmów i realizacji. (2h)<br> - Budowa i programowanie procesora ADSP-21364. Środowisko VisualDSP++: sesje pracy, dokumentacja, interfejs graficzny. Uruchamianie: praca krokowa, podgląd stanu procesora, wykresy, strumienie, profiler. Przykłady programowania w C. Przykłady programowania w asemblerze. (4h)<br> - Budowa i programowanie płytki ADSP-21364-EZ-KIT. Przerwania. Porty szeregowe. DAI: piny i bufory, SRU. Płytka ADSP-21364 EZ-KIT – peryferia. Przykłady programowania w C. Przykłady programowania w asemblerze. (4h)<br> - Cyfrowe aktywne zwrotnice głośnikowe. Cyfrowe zwrotnice głośnikowe. Kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej zestawu głośnikowego. Korekcja błędów. Kształtowanie charakterystyki fazowej. Zestawy wielodrożne. Problemy synchronizacji. Przykłady algorytmów i realizacji. (2h)<br> - Konwertery częstotliwości próbkowania. Asynchroniczne i synchroniczne konwertery częstotliwości próbkowania. Przykłady algorytmów i realizacji. (2h)<br> - Cyfrowa synteza mowy i muzyki. Synteza mowy w telekomunikacji. Komunikacja człowiek-maszyna. Wokodery. Syntezatory formantowe - szeregowe i równoległe. Liniowe kodowanie predykcyjne. Modelowanie kanału głosowego. Przykłady algorytmów i realizacji. Metody wykorzystujące właściwości dźwięku: synteza tablicowa, granulacyjna, FM, metody widmowe. Konstrukcja oraz fizyczne modele instrumentów muzycznych. Metody syntezy wykorzystujące modelowanie fizyczne: metoda różnic skończonych, metoda falowodowa, metoda modalna, metoda transformacji funkcjonalnych. Przykłady algorytmów i realizacji. (4h)<br> - Inne zastosowania. Efekty brzmieniowe. Układ dynamicznej regulacji wzmocnienia. Cyfrowy miernik wysterowania wartości szczytowej. Korektor brzmienia dźwięku. Aktywna redukcja hałasu. Eliminacja echa. Przedwzmacniacz gitarowy. Filtr powietrzny. (6h)<br> <br> Projekt<br> Przewidziane projekty dotyczą realizacji, symulacji i badań wybranych algorytmów przetwarzania sygnałów audio z wykorzystaniem typowego oprogramowania - zintegrowanego środowiska programowego firmy Analog Devices - VisualDSP oraz płytki z procesorem SHARC.
Metody oceny:
Przedmiot jest oceniany na podstawie sumy punktów uzyskanych z projektu (do 70 pkt) i z dwóch sprawdzianów (do 15 pkt za każdy sprawdzian). Warunki zaliczenia przedmiotu:<br> - uzyskanie łącznie co najmniej 51 pkt<br> - uzyskanie przynajmniej połowy punktów z każdego ze sprawdzianów
Egzamin:
nie
Literatura:
1. K. Benson, Audio Engineering Handbook, McGraw Hill, 1988<br> 2. K. C. Pohlman, Advanced digital audio, SAMS, 1991<br> 3. J. Watkinson, The art. of digital audio, Focal Press, 1994<br> 4. K. C. Pohlman, Principles of digital audio, McGraw Hill, 1995<br> 5. U. Zolzer, Digital audio signal processing, John Wiley & Sons, 1998<br> 6. Steven W. Smith, The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, Second Edition, California Technical Publishing, 1999<br> 7. Dag Stranneby, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Metody. Algorytmy. Zastosowania, BTC Korporacja, Warszawa 2004<br>
Witryna www przedmiotu:
www.ire.pw.edu.pl/zea
Uwagi:
Przedmiot prowadzony jest w semestrze zimowym.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
Posiada wiedzę na temat wykorzystania procesorów sygnałowych i sposobu ich programowania w różnych dziedzinach techniki fonicznej.
Weryfikacja: sprawdzian 1
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W13, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka W2
Ma wiedzę na temat metod cyfrowego przetwarzania sygnałów w zastosowaniu do sygnałów dźwiękowych.
Weryfikacja: sprawdzian 2
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W07, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W3
Posiada wiedzę na temat metod cyfrowej syntezy muzyki, zna klasyfikację metod syntezy i przykłady realizacji.
Weryfikacja: sprawdzian 2
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W07, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W4
Posiada wiedzę na temat realizacji filtrów cyfrowych do zastosowań fonicznych, zarówno ogólnego przeznaczenia, jak i do konwersji częstotliwości próbkowania.
Weryfikacja: sprawdzian 2
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W07, K_W12, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
Potrafi implementować algorytmy cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych na procesorach sygnałowych, wykorzystując odpowiednie narzędzia sprzętowe i programowe.
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U03, K_U05, K_U07, K_U09, K_U12, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, I.P6S_UU, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o
Charakterystyka U2
Potrafi programować układy peryferyjne współpracujące z procesorami sygnałowymi, zapewniające zarówno właściwy przepływ przetwarzanych danych, jak i odpowiednie sterowanie.
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09, K_U12, K_U13, K_U01, K_U03, K_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.4.o, I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o, I.P6S_UU
Charakterystyka U3
Potrafi zrealizować złożone zadanie projektowe polegające na zaprojektowaniu, implementacji, wykonaniu testów i udokumentowaniu systemu przetwarzania sygnałów fonicznych.
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U03, K_U05, K_U07, K_U09, K_U12, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, I.P6S_UU, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka KS1
Potrafi pracować zarówno indywidualnie, jak i współpracować z innymi w ramach prac w zespole projektowym.
Weryfikacja: sprawdziany, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: